今天這篇文章，我們來聊聊5G LAN。
大家如果對通信技術稍有了(le)解的話，就(jiu)會發現，5G LAN其實(shi)是一個很有意思的概念(nian)。
對于5G，大(da)家應該都很熟(shu)悉，它是4G 的演進(jin)，也是目前我們最新的移動通信技術。
而對于LAN，大家應(ying)該更(geng)熟悉。它的全(quan)稱是(shi)(shi)local area network，也就是(shi)(shi)局域(yu)網(wang)。我們家里的網(wang)絡，還有在公(gong)司辦公(gong)室的網(wang)絡，基本都是(shi)(shi)LAN。帶有無線Wi-Fi的，就是(shi)(shi)Wireless LAN（WLAN）。
那么，我(wo)為什么會說5G LAN很有意思呢？
因為，5G是一個廣覆蓋(gai)的蜂窩通(tong)信網絡，而(er)LAN是一個小范圍的區域數據通(tong)信網絡。兩種(zhong)技術(shu)，看上(shang)去并(bing)無關系。
換句話(hua)說(shuo)，5G和LAN這兩個詞，分開大家都認識。但合在一起后，就讓(rang)人有點懵逼。不是嗎？
5G LAN，到底是個啥東東？
其(qi)實，5G LAN，簡單來(lai)說(shuo)，就是利用5G技術，將終端進行“分組(zu)”、“建群”，組(zu)成(cheng)一個LAN網絡。
大家都有(you)5G手(shou)機(ji)。在使(shi)用5G手(shou)機(ji)的時候，你們有(you)沒(mei)有(you)發(fa)現(xian)，即便你和朋友離得(de)再近（哪怕面對(dui)面），你的手(shou)機(ji)都是(shi)無法搜索到(dao)對(dui)方的。你之(zhi)所以可以對(dui)方進行通(tong)信，是(shi)因為數據流到(dao)了運營商或者(zhe)互(hu)聯網服務商的服務器，繞(rao)了一(yi)圈(quan)。
對于(yu)基(ji)站(zhan)來(lai)說，所有的(de)手機(ji)終端之(zhi)間，都是“隔(ge)離”的(de)。這是基(ji)于(yu)安全(quan)的(de)考慮，手機(ji)各自(zi)使用各自(zi)的(de)信道(dao)，互(hu)不干擾。
而LAN呢(ni)，是將區域內的終端（手機(ji)、電腦等）連(lian)接在一起，變成“群組”。這(zhe)既方(fang)便了相(xiang)互之間的數據傳輸，也節省了外(wai)網(wang)出(chu)口(kou)。
在(zai)LAN中，終端相(xiang)互之間(jian)通過MAC地址(zhi)可以選址(zhi)，就找到(dao)對方（層二通信）。出(chu)入外網的話(hua)，架(jia)設一個路由器，通過IP選址(zhi)，也可以實現(xian)路由出(chu)入（層三(san)通信）。
我(wo)們都知(zhi)道，“4G改變生(sheng)活，5G改變社(she)會”。作為目前(qian)最主流(liu)的(de)移動通(tong)信(xin)技術，5G肩負了“萬物互聯，助(zhu)力百行千(qian)業數字(zi)化轉型”的(de)使命(ming)，需要幫助(zhu)垂直(zhi)行業的(de)用戶(hu)打(da)通(tong)連接。
那么，5G就不能只打(da)通每個(ge)終(zhong)(zhong)端(duan)到云的連接，還要(yao)實現終(zhong)(zhong)端(duan)與終(zhong)(zhong)端(duan)之(zhi)間的“就近連接”。
所(suo)以，在(zai)3GPP R16標準(zhun)中，就推(tui)出了(le)5G LAN這個新特性功能。
5G LAN的原理與特點
在5G網(wang)絡里，管理(li)者可以(yi)修改用(yong)戶數據庫（UDM網(wang)元）中的(de)數據，對指定的(de)終端（UE）號碼進(jin)行業務簽約，從而(er)把它(ta)們分入(ru)相(xiang)同或不(bu)同的(de)VN Group（Virtual Network Group，虛擬網(wang)絡群組）。
用(yong)戶數(shu)據庫(ku)會向5G核心網(wang)(wang)（5GC）的管(guan)理網(wang)(wang)元(yuan)（SMF、AMF、PCF等）提供終端號碼的VN群組信息(xi)，以(yi)及訪問策略。管(guan)理網(wang)(wang)元(yuan)基(ji)于這些信息(xi)和策略規則，將它們組成了(le)不同的LAN。這就是5G LAN。
5G LAN網絡架(jia)構示意圖
5G LAN支(zhi)持(chi)層(ceng)(ceng)二通信（相同(tong)網段，互(hu)相直接(jie)訪(fang)(fang)問），也支(zhi)持(chi)層(ceng)(ceng)三通信（跨網段，借助路由）。5G LAN支(zhi)持(chi)單(dan)(dan)播(bo)(bo)，也支(zhi)持(chi)組播(bo)(bo)和廣播(bo)(bo)。簡(jian)單(dan)(dan)來說，就是相互(hu)訪(fang)(fang)問方式(shi)非常靈(ling)活，組網也非常簡(jian)單(dan)(dan)。
從范圍來(lai)看(kan)，5G LAN既支持同一個UPF（5G核心網(wang)的媒體面網(wang)元）下(xia)的相(xiang)互(hu)通信(xin)，也支持不(bu)同UPF下(xia)的相(xiang)互(hu)通信(xin)。這等(deng)于打(da)破了終端之間的物理距(ju)離限制(zhi)（甚至北京和(he)上海都(dou)能通信(xin)）。
特別重(zhong)要的一(yi)點，5G LAN建(jian)立的網(wang)絡，可以與用(yong)戶(hu)現有的數據網(wang)絡進行連接，從而(er)實現即插即用(yong)、相互訪問。
5G LAN的應用場景和優勢
5G LAN實(shi)現了指定5G終端(duan)之間的分(fen)組和連接，大(da)大(da)方(fang)便(bian)了企業構建(jian)更具移動性的LAN網絡。很多讀(du)者肯定會(hui)問，現有的Wi-Fi技術(shu)，不是已經(jing)可以實(shi)現移動性了嗎(ma)？為(wei)什么還需(xu)要5G LAN？
別急，讓我們繼續往下看。
5G LAN實現的本地組網，可以幫助企業、學校、政府、家庭等用戶更好地進行區域范圍內的終端互聯互通。它可以用于辦公網絡，但是，它更大的價值，在于對園區生產環境的改造，對工業制造、港口碼頭、能源礦山等生產型企業基層網絡的改造。
我們現在都在推動工業互聯網，認為(wei)(wei)5G能夠賦能行業(ye)場景的(de)(de)數字化(hua)，就是因為(wei)(wei)5G擁有大(da)帶寬、低(di)時延等特點(dian)，是出色的(de)(de)無(wu)線通信(xin)技術(shu)，可以實現工業(ye)場景各個生產要素(su)的(de)(de)無(wu)線連接(jie)。
以工業制造為例。以前，為了更好地進行自動化，實現設備控制，采用的是“工業總線”技術。這(zhe)種技術有很多類型，可謂“五花八門”。
后來，隨著以太網和IP技術的出現，工業界形成了共識，一起向以太網演進，就有了“工業以太網”。現(xian)在，不管誰家(jia)的(de)工(gong)業互聯協(xie)議，基本(ben)都是基于以太網(wang)的(de)。
再后(hou)來，工業企業發現，有線連接(jie)對(dui)移動性有太多的限制(zhi)——設(she)備后(hou)面總要留一個(ge)“辮子”，妨礙了自由移動。
而(er)且，有(you)線(xian)(xian)連接部署(shu)方式比較麻煩，工期長，成本高。一旦設備或線(xian)(xian)纜出(chu)現(xian)問題，更換也很耽(dan)誤事。所以(yi)，工業(ye)界開始考慮，引入無線(xian)(xian)通信技術。
于是，Wi-Fi、藍牙等技術，就進入(ru)了工業領域。
那(nei)么，回到前面(mian)的問題，既(ji)然(ran)有Wi-Fi，為什么要(yao)5G LAN？
原因如下：
一、Wi-Fi網絡（尤其是Wi-Fi 4、Wi-Fi 5）的性能不如5G
傳(chuan)輸速率、時延等(deng)方面，5G能(neng)更好(hao)地滿足工業(ye)機器(qi)人（機械臂控制(zhi)）、智能(neng)質檢（高速圖像識別(bie)）、AGV（無人物流小車）等(deng)場景的需求。
覆(fu)蓋(gai)范圍方面(mian)，5G的覆(fu)蓋(gai)范圍比Wi-Fi更(geng)大，可以(yi)更(geng)好(hao)地覆(fu)蓋(gai)園區(qu)。5G的小(xiao)區(qu)間切換能(neng)力，也比Wi-Fi更(geng)強(qiang)，可以(yi)給用戶帶來更(geng)好(hao)的網絡(luo)體驗。
二、Wi-Fi網絡維護成本高
企業建設園區Wi-Fi網(wang)絡，需要自(zi)己布線(xian)，自(zi)己買設備(bei)。設備(bei)有折舊、有損(sun)壞、有更新(xin)換(huan)代，還(huan)要專人維(wei)護(hu)。海量(liang)的Wi-Fi設備(bei)，配置也很麻(ma)煩。
5G不一樣。它是由運營商負責建設和維護的，企業屬于租用(yong)（Wi-Fi對(dui)比5G，有點像自建機(ji)房對(dui)比云計算）。
綜合來看，5G會更(geng)加劃算。
三、5G LAN的功能更加強大
前面(mian)提到(dao)5G LAN的(de)VN分組。分組除了(le)隔離(li)通信之(zhi)外(wai)，更重(zhong)要(yao)的(de)一(yi)個作用(yong)，是實現(xian)不同網絡(luo)的(de)QoS（服務等級）差異化。
舉例(li)來說(shuo)，企業內(nei)部有辦公(gong)網(wang)(wang)絡(luo)(luo)、IT系統網(wang)(wang)絡(luo)(luo)、OT網(wang)(wang)絡(luo)(luo)等。
OT就(jiu)(jiu)是Operational Technology，運(yun)營技術（操作(zuo)技術）。其實就(jiu)(jiu)是連接工業環境和設(she)備的網(wang)絡，例(li)如車床、機(ji)械臂、傳感器、儀器儀表、AGV、監控系統、MES、PLC等。
不同的網絡，對性能要(yao)求不一樣，有(you)的需要(yao)時延低，有(you)的需要(yao)帶(dai)寬(kuan)大，有(you)的則沒有(you)那么(me)多(duo)要(yao)求。
5G LAN在分組(zu)的(de)(de)基(ji)礎上，可(ke)以(yi)針對不同的(de)(de)VN分組(zu)，定義不同的(de)(de)網絡性能。有的(de)(de)企業，將(jiang)其稱為“微切片”。
四(si)、5G LAN容易管(guan)理，且安全性更(geng)強。
前面(mian)我(wo)們(men)提到(dao)可(ke)以在運(yun)營商的5G UDM網元中修改(gai)用(yong)戶簽約數據，對用(yong)戶進行VN分組(zu)(zu)。那么(me)，難道我(wo)們(men)每次需要(yao)變更一(yi)個終端(duan)的分組(zu)(zu)信息（加入、刪除(chu)、更改(gai)），都要(yao)找運(yun)營商客(ke)服嗎？
當然不用。
運營商5G網絡(luo)可以通過開發(fa)接口(kou)的(de)方式，將修(xiu)改權限開放給(gei)企業網絡(luo)管理者，實現自助(zhu)修(xiu)改。
當然，企(qi)業還可(ke)以根據自己的(de)需要，設置自己的(de)專(zhuan)網策略。
在建(jian)立數據連接時，企業還可以設置授(shou)權和認證(zheng)機制，對VN分組進行嚴(yan)格(ge)管理。這個(ge)安全性，比Wi-Fi強大了很多(duo)(duo)，也方便了很多(duo)(duo)。
5G LAN的案例分析
接下(xia)來，我們(men)通過(guo)一個具體的組網案例，來看看5G LAN到(dao)底有什么好(hao)處。
首先(xian)，一家(jia)制(zhi)造(zao)型企(qi)業，有(you)自(zi)己的車間(jian)、生產線（或車床），需(xu)要通過(guo)網絡，將PLC和PLC控制(zhi)端連接起來(lai)。
每(mei)條流水線有很多的(de)(de)設(she)備，也是獨立的(de)(de)。將流水線的(de)(de)每(mei)個(ge)設(she)備都安裝5G模組，這是比較理想(xiang)的(de)(de)狀態(tai)。但是，現階段費用好像會有點(dian)貴。
那么，我們引入5G工(gong)業(ye)網關(guan)，或者5G CPE，可以(yi)提升(sheng)性價比。適合用有線的，連接(jie)有線端口(kou)（以(yi)太網口(kou)、或PLC端口(kou)）。適合用無線的，連接(jie)5G或Wi-Fi。
如果5G不(bu)支持(chi)5G LAN（R16之前(qian)），實(shi)現PLC和PLC控制器(qi)之間的連接，也是可以的。但是，整個5G網絡(luo)是依靠IP尋(xun)址的三層協議，終端地(di)(di)址也是IP地(di)(di)址，不(bu)支持(chi)二層數(shu)據(ju)轉(zhuan)發。為(wei)了實(shi)現端到端通信(xin)，就必須在(zai)兩邊各加一個AR（Access Router，接入路由器(qi)），建立(li)一個隧道(dao)，把工(gong)業二層協議封裝在(zai)隧道(dao)里，帶到對端。
這種方式，不僅增加復雜度，也增加了成本(ben)(ben)（AR路由器購買成本(ben)(ben)、AR路由器配置的人(ren)力和時間(jian)成本(ben)(ben)）。試(shi)想(xiang)一(yi)下(xia)，如(ru)果車間(jian)有幾千條流(liu)水線，那么這個成本(ben)(ben)將(jiang)會非常驚人(ren)。
引入5G LAN之后，5G網(wang)絡(luo)支持直接(jie)傳輸二層(ceng)協議，就不再需(xu)要AR路由器(qi)了(le)。同時，5G網(wang)絡(luo)可(ke)以為(wei)沒有IP地址(zhi)的終端提供路由，UPF可(ke)以識別終端的MAC地址(zhi)，整(zheng)個網(wang)絡(luo)變成了(le)極簡的單(dan)層(ceng)網(wang)絡(luo)，相(xiang)互(hu)之間進行(xing)層(ceng)二通信。
5G LAN的(de)即(ji)插即(ji)用(yong)能力，可(ke)以完美地將自己(ji)與(yu)客戶現有網(wang)絡進(jin)行融合，減少(shao)了對客戶現有網(wang)絡的(de)影響，不需要費勁改造升級，可(ke)以節約(yue)大(da)量成本。
從宏觀上來(lai)看，5G LAN是5G與以太網技術(shu)的協作。將來(lai)，基(ji)于以太網技術(shu)發展的TSN（時間敏感網絡）技術(shu)，也離不(bu)開5G LAN的助力(li)。
值(zhi)得一提的是(shi)，5G LAN除了(le)有利于建設(she)園區內部網絡之外，還可以作為企業(ye)傳統(tong)專線網絡的補充(chong)，連接異(yi)地的分支機(ji)構。
5G LAN的模組
正如大家所見(jian)，5G LAN是5G在垂直行業落地的一(yi)個重要創新技(ji)術(shu)。它可以建(jian)設更強大的5G專網通信，幫助客戶(hu)加速(su)數字化轉型升級(ji)。
想要更好地部署5G LAN，除了網絡側升級之外，還需要5G模組的支持。
在5G LAN技術商用落地的進程中，紫光展銳推出的業界首款5G R16 Ready基帶芯片平臺——V516。
基于這個平臺，國內領先的模組廠商——移遠通信（Quectel），已成功開發出多(duo)款支持5G LAN技(ji)術的5G模(mo)組，且已實現商用，包括(kuo)RG500U、RG200U、RM500U等(deng)LGA、M.2、Mini PCIe封(feng)裝模(mo)組。
這些模組具有高可(ke)靠性特點，可(ke)實(shi)現ms級的(de)空口時(shi)延和精(jing)(jing)度(du)達1us的(de)5G網(wang)(wang)絡授時(shi)，可(ke)以(yi)更好地滿足工業制(zhi)造高精(jing)(jing)度(du)機器協(xie)作、倉儲物流多車協(xie)同、智能電網(wang)(wang)差動保(bao)護等工業互聯網(wang)(wang)行業應(ying)用需求。
在浙江(jiang)寧波，某知名企業采用(yong)移遠通信5G LAN模組，建(jian)立(li)了(le)5G全(quan)連接工廠(chang)，完成(cheng)了(le)全(quan)國首個5G LAN商(shang)用(yong)試點。
作為一家(jia)汽(qi)車鋁合金精密(mi)壓鑄(zhu)件制造企業(ye)，該(gai)企業(ye)聚(ju)焦汽(qi)車零部件制造領域，是典(dian)型(xing)的離散制造型(xing)企業(ye)。
它下面的6家工(gong)(gong)廠，分(fen)散在寧波(bo)市某(mou)工(gong)(gong)業(ye)園的不(bu)同位置。5G LAN技術，幫助這些(xie)工(gong)(gong)廠實現了更靈活的連接(jie)，使工(gong)(gong)廠產線(xian)調(diao)整效率提升了70%（7天(tian)(tian)(tian)→2天(tian)(tian)(tian)），MES組網交付效率翻了一倍（6個(ge)月→3個(ge)月），年(nian)均(jun)可節(jie)約隧道配置維護工(gong)(gong)作約750人天(tian)(tian)(tian)。
某知(zhi)名企業廠區內(nei)安裝的5G設備
在這里(li)，“5G+工業互聯網”真正實現(xian)了“柔性(xing)生產”的賦(fu)能。
在某汽車品牌、某大(da)學智慧樓(lou)宇、某工業(ye)企業(ye)柔性工廠(chang)等項目，5G LAN也(ye)都(dou)實現了成(cheng)功落地(di)。未來，5G LAN會更多地(di)出現在我(wo)們的視野中，賦能國(guo)內(nei)數十萬個園區的數字(zi)化(hua)改造。
結語
工(gong)(gong)(gong)業互聯網是第四次工(gong)(gong)(gong)業革命的(de)基石(shi)，像5G LAN這(zhe)樣(yang)的(de)5G專網技(ji)術創新，對(dui)工(gong)(gong)(gong)業領域全面(mian)走向數(shu)字化(hua)、網絡化(hua)、智能化(hua)，具有(you)重要的(de)意義。
隨著5G R17版本的凍結(jie)，我們逐漸迎(ying)來了(le)5G-Advanced時代。新的精彩還在(zai)繼續，新的技(ji)術創新，也在(zai)不斷(duan)出現。
日積月累(lei)的創新，終(zhong)究(jiu)會(hui)引領人類走向“萬物智聯”。讓我(wo)們拭目以待！
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