5G LANって何？

著者: ユーリンクメディア

4G と最新のモバイル通信技術の進化である 5G については、誰もがよく知っているはずです。

LAN については、もっと詳しいはずです。正式名称はローカル エリア ネットワーク、または LAN です。我が家のネットワークも、会社のオフィス内のネットワークも、基本的にはLANです。ワイヤレス Wi-Fi とは、無線 LAN (WLAN) のことです。

では、なぜ私が 5G LAN は興味深いと言っているのでしょうか?

5G は広域のセルラー ネットワークですが、LAN は小規模エリアのデータ ネットワークです。 2 つのテクノロジーは無関係に見えます。

つまり、5G と LAN は誰もが別々に知っている 2 つの単語です。しかし、一緒にすると、少し混乱します。そうじゃない？

5G LAN、そもそも何?

実は、5G LANとは、簡単に言えば、5G技術を利用して端末を「グループ化」し、「構築」してLANネットワークを形成することです。

誰もが 5G 携帯電話を持っています。 5G 携帯電話を使用しているとき、友達が近くにいても (たとえ対面していても)、携帯電話が友達を検索できないことに気づきましたか?データは通信事業者またはインターネット サービス プロバイダーのサーバーまでずっと流れるため、相互に通信できます。

基地局の場合、すべてのモバイル端末は相互に「分離」されます。これはセキュリティ上の考慮事項に基づいており、電話機は独自のチャネルを使用し、相互に干渉しません。

一方、LAN は、エリア内の端末 (携帯電話、コンピュータなど) を接続して「グループ」を形成します。これにより、相互間のデータ送信が容易になるだけでなく、エクストラネットからの出口も節約されます。

LAN では、端末は MAC アドレスに基づいて互いの位置を特定し、お互いを見つけることができます (レイヤー 2 通信)。外部ネットワークにアクセスするには、ルーターを設定し、IP ロケーションを介してルーティングインおよびアウトを実現することもできます (レイヤー 3 通信)。

誰もが知っているように、「4Gは私たちの生活を変え、5Gは私たちの社会を変える」。現在最も主流のモバイル通信技術である 5G は、「すべてのインターネットと数百の回線と数千の業界のデジタル変革」という使命を担っており、垂直産業のユーザーの接続を支援する必要があります。

したがって、5Gはあらゆる端末をクラウドに接続するだけでなく、端末間の「近くの接続」も実現します。

したがって、3GPP R16 標準では、5G LAN にこの新しい機能が導入されました。

5G LANの原理と特徴

5G ネットワークでは、管理者はユーザー データベース (UDM ネットワーク要素) 内のデータを変更し、指定された UE 番号でサービス契約を締結し、それらを同じまたは異なる仮想ネットワーク グループ (VN) に分割できます。

ユーザー データベースは、端末番号 VN グループ情報とアクセス ポリシーを 5G コア ネットワーク (5GC) の管理ネットワーク要素 (SMF、AMF、PCF など) に提供します。管理 NE は、これらの情報とポリシー ルールを異なる LAN に結合します。これが5G LANです。

5G LAN は、レイヤー 2 通信 (同じネットワーク セグメント、相互への直接アクセス) とレイヤー 3 通信 (ルーティングを使用したネットワーク セグメント間) をサポートします。 5G LAN は、マルチキャストおよびブロードキャストだけでなく、ユニキャストもサポートします。つまり、相互アクセス モードは非常に柔軟であり、ネットワークは非常にシンプルです。

範囲の観点から見ると、5G LAN は、同じ UPF (5G コア ネットワークのメディア側ネットワーク要素) と異なる UPF 間の通信をサポートします。これは、端末間の物理的距離の制限を破ることに等しい（北京と上海でも通信可能）。

特に、5G LAN ネットワークは、プラグ アンド プレイおよび相互アクセスのためにユーザーの既存のデータ ネットワークに接続できます。

5G LANの適用シナリオと利点

5G LANは、特定の5G端末間のグループ化と接続を可能にし、企業におけるよりモバイルなLANネットワークの構築を大幅に容易にします。多くの読者は、モビリティは既存の Wi-Fi テクノロジーですでに可能になっているのではないかと疑問に思うでしょう。なぜ 5G LAN が必要なのでしょうか?

心配しないで、先に進みましょう。

5G LAN によって実現されるローカル ネットワーキングは、企業、学校、政府、家族が地域内の端末とより適切に通信できるようにすることができます。オフィスネットワークでも使用できますが、より大きな価値は、公園の生産環境の変革と、工業製造、港湾ターミナル、エネルギー鉱山などの生産企業の基本ネットワークの変革にあります。

私たちは現在、インダストリアルインターネットの推進に取り組んでいます。 5Gは広帯域かつ低遅延な優れた無線通信技術であり、産業現場におけるさまざまな生産要素の無線接続を実現できるため、産業現場のデジタル化を実現できると考えています。

工業生産を例に考えてみましょう。以前は、自動化を改善し、機器制御を実現するために、「産業用バス」テクノロジーが使用されていました。このテクノロジーにはさまざまな種類があり、「いたるところにある」と表現できます。

その後、イーサネットと IP テクノロジーの登場により業界のコンセンサスが形成され、イーサネットの進化とともに「産業用イーサネット」が誕生しました。現在、産業用相互接続プロトコルは、どのプロトコルであっても、基本的にはイーサネットベースです。

その後、産業企業は、有線接続では可動性が過度に制限されることに気づきました。デバイスの背面には常に「編組」があり、自由な動きを妨げていました。

また、有線接続方式は手間がかかり、工期も長く、コストも高くなります。機器やケーブルに問題がある場合、交換も非常に遅くなります。そこで業界は無線通信技術の導入を検討し始めた。

その結果、Wi-Fi、Bluetooth、その他の技術が産業分野に参入しました。

では、前の質問に戻りますが、Wi-Fi があるのに、なぜ 5G LAN なのでしょうか。

その理由は次のとおりです。

1. Wi-Fi ネットワーク (特に Wi-Fi 4 および Wi-Fi 5) のパフォーマンスは 5G ほど良くありません。

伝送速度と遅延の点で、5G は産業用ロボット (マニピュレーター制御)、インテリジェント品質検査 (高速画像認識)、AGV (無人物流車両) などのニーズをよりよく満たすことができます。

カバレッジの点では、5G は Wi-Fi よりもカバレージエリアが広く、キャンパスをよりよくカバーできます。 5G はセル間を切​​り替える機能も Wi-Fi より強力であり、ユーザーに優れたネットワーク エクスペリエンスをもたらします。

2. Wi-Fi ネットワークの維持コストが高い。

公園内に Wi-Fi ネットワークを構築するには、企業は自社で配線し、機器を購入する必要があります。機器は減価償却、損傷、交換されますが、専門の担当者によって保守も行われます。 Wi-Fi デバイスはたくさんあり、設定は面倒です。

5Gは違います。通信事業者によって構築および保守され、企業によってレンタルされます (Wi-Fi と 5G は、自分の部屋を構築するのとクラウド コンピューティングに似ています)。

総合すると、5G はよりコスト効率が高くなります。

3. 5G LANはさらに強力な機能を備えています。

5G LAN の VN グループ化については前述しました。通信の分離に加えて、グループ化のより重要な機能は、異なるネットワークの QoS (サービス レベル) の差別化を実現することです。

たとえば、企業にはオフィス ネットワーク、IT システム ネットワーク、OT ネットワークがあります。

OTはオペレーショナルテクノロジーの略です。旋盤、ロボットアーム、センサー、計装、AGV、監視システム、MES、PLCSなどの産業環境と機器を接続するネットワークです。

ネットワークが異なれば、パフォーマンス要件も異なります。低遅延を必要とするもの、高帯域幅を必要とするもの、要件が低いものもあります。

5G LAN は、さまざまな VN グループに基づいてさまざまなネットワーク パフォーマンスを定義できます。一部の企業では「マイクロスライス」と呼ばれています。

4. 5G LAN は管理が容易で、より安全です。

前述したように、ユーザー署名データは通信事業者の 5G UDM で変更され、ユーザーを VN グループにグループ化できます。では、端末のグループ情報を変更（参加、削除、変更）する場合、その都度キャリアカスタマーサービスに行かなければならないのでしょうか？

もちろん違います。

5G ネットワークでは、通信事業者はインターフェースの開発を通じて企業ネットワーク管理者に変更許可を与えることができ、セルフサービスの変更が可能になります。

もちろん、企業は独自のニーズに応じて独自のプライベート ネットワーク ポリシーを設定することもできます。

データ接続を確立する際、企業は認可および認証メカニズムを設定して VN グループを厳密に管理できます。このセキュリティは Wi-Fi よりもはるかに強力で便利です。

5G LANの事例

具体的なネットワーク例を通じて 5G LAN のメリットを見てみましょう。

まず第一に、製造企業は、独自のワークショップ、生産ライン（または旋盤）を持ち、ネットワークを介してPLCとPLC制御端を接続する必要があります。

各組立ラインには多くの設備があり、また独立しています。組立ラインのすべてのデバイスに 5G モジュールを取り付けるのが理想的です。ただし、現段階では少々お値段が高くなりそうです。

そこで、5G産業用ゲートウェイ（5G CPE）の導入により、コストパフォーマンスを向上させることができます。有線、有線ポート (イーサネット ポート、または PLC ポート) に接続する場合に適しています。 5G または Wi-Fi に接続されたワイヤレスに適しています。

5G が 5G LAN をサポートしていない場合 (R16 以前)、PLC と PLC コントローラー間の接続を実現することも可能です。ただし、5G ネットワーク全体は IP アドレス指定に依存するレイヤー 3 プロトコルであり、端末アドレスも IP アドレスであるため、レイヤー 2 データ転送はサポートされません。エンドツーエンド通信を実現するには、両側に AR (アクセス ルータ) を追加してトンネルを確立し、トンネル内に産業用レイヤ 2 プロトコルをカプセル化し、それをピア エンドに届ける必要があります。

この方法では、複雑さが増すだけでなく、コスト（AR ルータの購入コスト、AR ルータの設定人員と時間コスト）も増加します。数千行のワークショップを考えると、そのコストは膨大なものになるでしょう。

5G LANの導入後、5Gネットワ​​ークはレイヤー2プロトコルの直接送信をサポートするため、ARルーターは必要なくなりました。同時に、5Gネットワ​​ークはIPアドレスを持たない端末にルートを提供でき、UPFは端末のMACアドレスを認識できます。ネットワーク全体が最小限の単一層ネットワークになり、レイヤー 2 で相互に通信できるようになります。

5G LAN のプラグ アンド プレイ機能は、顧客の既存のネットワークと完全に統合できるため、顧客の既存のネットワークへの影響を軽減し、多大な改修やアップグレードを行わずにコストを大幅に節約できます。

マクロ的な観点から見ると、5G LAN は 5G とイーサネット技術のコラボレーションです。将来的には、イーサネット技術に基づく TSN (時間依存ネットワーク) 技術の開発は、5G LAN の助けから切り離すことはできません。

5G LAN は、公園の内部ネットワークの構築に役立つだけでなく、企業の従来の専用線ネットワークを補完して、さまざまな場所にある支店を接続するためにも使用できることは注目に値します。

5G LAN用モジュール

ご覧のとおり、5G LAN は垂直産業における 5G の重要な革新的テクノロジーです。より強力な 5G プライベート ネットワーク通信を構築し、顧客のデジタル変革とアップグレードの加速を支援します。

5G LAN をより適切に展開するには、ネットワーク側のアップグレードに加えて、5G モジュールのサポートも必要です。

5G LAN テクノロジーの商用化の過程で、Unigroup Zhangrui は業界初の 5G R16 Ready ベースバンド チップ プラットフォームである V516 を発売しました。

このプラットフォームに基づいて、中国の大手モジュールメーカーである Quectel は、5G LAN テクノロジーをサポートする多数の 5G モジュールの開発に成功し、RG500U、RG200U、RM500U およびその他の LGA、M.2、Mini PCIe パッケージ モジュールを含む製品化されています。 。