近期，R16標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步支持5G LAN功能的引入，打開了工業(yè)IT與OT融合的路徑，使5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)走向低成本、易部署，加速5G大規(guī)模普及。
2020年7月3日，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織3GPP正式宣布凍結(jié)5G R16標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)支持全球統(tǒng)一的超可靠低延遲通信（URLLC）標(biāo)準(zhǔn)，將端到端延遲壓縮至5毫秒以內(nèi)，并將5G LAN定義為推動(dòng)5G向垂直行業(yè)擴(kuò)展的重要加速器， 一舉開啟工業(yè)5G時(shí)代。5G時(shí)代一舉而至。
5G易于部署、低時(shí)延、高可靠、大帶寬和寬連接性等特點(diǎn)，可以打破傳統(tǒng)制造轉(zhuǎn)型遇到的痛點(diǎn)，如布線繁瑣、復(fù)雜的通信環(huán)境容易受到干擾、對(duì)時(shí)延和穩(wěn)定性更敏感。相反，全廠生產(chǎn)線、設(shè)備、機(jī)器智能化升級(jí)產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)，也為5G行業(yè)應(yīng)用提供了有利的增長(zhǎng)環(huán)境。
然而，在5G在工業(yè)制造大膽改革之初，也面臨著成本高、數(shù)量難的挑戰(zhàn)，直到R16標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步支持5G LAN功能的引入，為工業(yè)IT和OT的融合開辟了道路，使得5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)走向低成本、易部署。 并加速5G的大規(guī)模普及。
什么是無線 5G LAN？
5G LAN是內(nèi)置在5G網(wǎng)絡(luò)中的LAN，通過它可以組裝具有移動(dòng)性的LAN，以滿足生產(chǎn)和辦公需求。5G LAN具有跨地域移動(dòng)的優(yōu)勢(shì)，因此即使兩個(gè)人相隔數(shù)千英里，他們?nèi)匀豢梢栽O(shè)置局域網(wǎng)以實(shí)現(xiàn)第2層和第3層的互操作性。
簡(jiǎn)單來說，5G LAN利用5G技術(shù)對(duì)終端進(jìn)行分組和構(gòu)建，形成局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。使用5G手機(jī)時(shí)，你有沒有注意到，即使你和你的朋友在一起（甚至面對(duì)面），你的手機(jī)也無法互相搜索？您可以相互通信，因?yàn)閿?shù)據(jù)流向運(yùn)營(yíng)商或互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商的服務(wù)器繞圈。
對(duì)于基站，所有手機(jī)終端都是隔離的。這是基于安全考慮。每個(gè)手機(jī)都使用自己的頻道，而不會(huì)相互干擾。另一方面，LAN將該區(qū)域的終端（手機(jī)，計(jì)算機(jī)等）連接成組。這有利于彼此之間的數(shù)據(jù)傳輸，也節(jié)省了外部網(wǎng)絡(luò)插座。在 LAN 中，終端通過可以相互尋址的 MAC 地址（第 2 層通信）找到彼此。路由器可以通過 IP 尋址（第 3 層通信）路由進(jìn)出以訪問外部網(wǎng)絡(luò)。
我們都知道，4G改變生活，5G改變社會(huì)。作為最主流的移動(dòng)通信技術(shù)，5G的任務(wù)是萬(wàn)物互聯(lián)，助力百行各業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，需要幫助垂直行業(yè)用戶打通連接。
然后，5G可以打開從每個(gè)終端到云端的連接，實(shí)現(xiàn)終端與附近終端的連接。
因此，在3GPP R16標(biāo)準(zhǔn)中，引入了新的特征功能5G LAN。
5G 局域網(wǎng)的原理和特點(diǎn)
在 5G 網(wǎng)絡(luò)中，管理員可以修改用戶數(shù)據(jù)庫(kù)（UDM 網(wǎng)元）中的數(shù)據(jù)，以將服務(wù)合同到指定的終端 （UE） 號(hào)碼，從而將它們分組到相同或不同的 VN 組（虛擬網(wǎng)絡(luò)組）中。用戶數(shù)據(jù)庫(kù)向 5G 核心網(wǎng) （5GC） 的管理網(wǎng)元（SMF、AMF、PCF 等）提供 VN 組的終端號(hào)碼和訪問策略信息。根據(jù)此信息和策略規(guī)則，管理網(wǎng)絡(luò)元素將它們形成不同的 LAN。這就是5G LAN。
5G 局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)示意圖
5G LAN支持第2層通信（同一網(wǎng)段，彼此直接訪問）和第3層通信（跨網(wǎng)段，借助路由）。5G LAN 支持單播以及組播和廣播。簡(jiǎn)而言之，它們?cè)谙嗷ピL問的方式上非常靈活，并且組織網(wǎng)絡(luò)也很簡(jiǎn)單。在范圍方面，5G LAN支持在同一UPF（5G核心網(wǎng)的媒體平面網(wǎng)元）和不同UPF下相互通信。這相當(dāng)于打破了終端之間的物理距離限制。
特別重要的一點(diǎn)是，5G LAN建立的網(wǎng)絡(luò)可以連接到用戶現(xiàn)有的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，從而實(shí)現(xiàn)即插即用和相互訪問。
5G 局域網(wǎng)有哪些應(yīng)用？
5G LAN可實(shí)現(xiàn)指定5G終端之間的分組和連接，極大地方便了企業(yè)構(gòu)建更具移動(dòng)性的LAN網(wǎng)絡(luò)。現(xiàn)有的Wi-Fi技術(shù)不是已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)移動(dòng)性嗎？為什么我們?nèi)匀恍枰?G LAN？
5G LAN支持的本地網(wǎng)絡(luò)可以幫助企業(yè)，學(xué)校，政府，家庭和其他用戶在區(qū)域范圍內(nèi)更好地互連終端。5G LAN可用于辦公網(wǎng)絡(luò)。但其更大的價(jià)值在于園區(qū)生產(chǎn)環(huán)境的改造和工業(yè)制造、港口碼頭、能源礦山等生產(chǎn)型企業(yè)基層網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)型。
我們現(xiàn)在都在推動(dòng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，相信5G能夠賦能行業(yè)場(chǎng)景的數(shù)字化，因?yàn)?G具有大帶寬、低時(shí)延等特點(diǎn)，是一種優(yōu)越的無線通信技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)場(chǎng)景中各種生產(chǎn)要素的無線連接。
以工業(yè)制造為例。以前，工業(yè)總線技術(shù)用于更好的自動(dòng)化和設(shè)備控制。這項(xiàng)技術(shù)有很多種。
后來，隨著以太網(wǎng)和IP技術(shù)的出現(xiàn)，工業(yè)界形成了向以太網(wǎng)演進(jìn)的共識(shí)，于是就有了工業(yè)以太網(wǎng)?，F(xiàn)在，無論誰(shuí)擁有工業(yè)互連協(xié)議，它都基于以太網(wǎng)。
后來，工業(yè)公司發(fā)現(xiàn)有線連接對(duì)移動(dòng)性有太多限制——設(shè)備后面總是有一條傳出線，這阻礙了自由移動(dòng)。
此外，有線連接部署起來很麻煩，交貨時(shí)間長(zhǎng)，成本高。一旦設(shè)備或電纜出現(xiàn)故障，更換設(shè)備或電纜也會(huì)延遲。因此，業(yè)界開始考慮引入無線通信技術(shù)。
5G 局域網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)是什么？
Wi-Fi、藍(lán)牙等技術(shù)進(jìn)入工業(yè)領(lǐng)域。如果有Wi-Fi，為什么我們需要5G LAN？原因如下。
Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)的性能不如5G。
Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)（尤其是Wi-Fi 4和Wi-Fi 5）的性能不如5G。在傳輸速率和時(shí)延方面，5G可以更好地滿足工業(yè)機(jī)器人（機(jī)械臂控制）、智能質(zhì)檢（高速圖像識(shí)別）、AGV（無人物流車）等場(chǎng)景的需求。在覆蓋范圍方面，5G的覆蓋面積比Wi-Fi更大，可以更好地覆蓋公園。5G的蜂窩間交換能力，也比Wi-Fi更強(qiáng)，可以給用戶帶來更好的網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)。
Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)維護(hù)成本高。
建設(shè)園區(qū)Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)的企業(yè)需要自己布線并購(gòu)買設(shè)備。設(shè)備具有折舊、損壞、續(xù)訂和專用維護(hù)功能。大量的Wi-Fi設(shè)備配置也非常麻煩。5G是不同的。它是由運(yùn)營(yíng)商構(gòu)建和維護(hù)的，企業(yè)屬于租賃（Wi-Fi與5G相比，有點(diǎn)像與云計(jì)算相比建造服務(wù)器機(jī)房）?？紤]到所有因素，5G將更具成本效益。
5G LAN更強(qiáng)大。
5G LAN的VN分組，除了隔離通信之外，還有一個(gè)更重要的作用是實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)質(zhì)量差異化。例如，企業(yè)內(nèi)部的辦公網(wǎng)絡(luò)、IT系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)、OT網(wǎng)絡(luò)等。OT是運(yùn)營(yíng)技術(shù)運(yùn)營(yíng)技術(shù)（運(yùn)營(yíng)技術(shù)）。它是一個(gè)連接工業(yè)環(huán)境和設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)，例如車床、機(jī)械臂、傳感器、儀器、AGV、監(jiān)控系統(tǒng)、MES、PLC 等。不同的網(wǎng)絡(luò)有不同的性能要求。有些需要低延遲，有些需要高帶寬，有些要求不高。基于分組，5G LAN可以為不同的VN數(shù)據(jù)包定義不同的網(wǎng)絡(luò)性能。一些企業(yè)稱之為“微切片”。
5G LAN易于管理且更安全。
運(yùn)營(yíng)商的5G網(wǎng)絡(luò)可以通過開發(fā)接口進(jìn)行自助修改，向企業(yè)網(wǎng)絡(luò)管理員開放修改權(quán)限。當(dāng)然，企業(yè)也可以根據(jù)自己的需要設(shè)置自己的專網(wǎng)策略。在建立數(shù)據(jù)連接時(shí)，企業(yè)還可以建立授權(quán)認(rèn)證機(jī)制，嚴(yán)格管理VN分組。這種安全性比Wi-Fi更強(qiáng)大，更方便。
5G 局域網(wǎng)案例研究
5G LAN的即插即用能力可以與客戶現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)完美融合，減少對(duì)客戶現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的影響，無需費(fèi)力的翻新和升級(jí)，可以節(jié)省大量成本。從宏觀角度來看，5G LAN與5G和以太網(wǎng)技術(shù)協(xié)同工作。未來，基于以太網(wǎng)技術(shù)開發(fā)的TSN（時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)）技術(shù)離不開5G LAN的幫助。
