今天這篇文章，我們來聊聊5G LAN。
大家如(ru)果對(dui)通信技術(shu)稍有(you)了解的話，就會發現，5G LAN其實(shi)是一個很有(you)意思的概念。
對于5G，大家應該都很熟悉，它是4G 的演進，也是目前我們最新(xin)的移動通信技術。
而對于LAN，大(da)家應(ying)該更熟悉。它的(de)(de)全(quan)稱是(shi)(shi)local area network，也(ye)就(jiu)是(shi)(shi)局域網。我們家里的(de)(de)網絡(luo)，還(huan)有(you)在公(gong)司辦公(gong)室的(de)(de)網絡(luo)，基(ji)本都(dou)是(shi)(shi)LAN。帶有(you)無線Wi-Fi的(de)(de)，就(jiu)是(shi)(shi)Wireless LAN（WLAN）。
那么，我為(wei)什么會說5G LAN很有(you)意思呢？
因為，5G是(shi)一個廣(guang)覆蓋(gai)的蜂窩通(tong)信網絡，而LAN是(shi)一個小范(fan)圍的區域數據(ju)通(tong)信網絡。兩種(zhong)技術，看上去并(bing)無關系。
換(huan)句話說，5G和LAN這兩個詞，分(fen)開(kai)大(da)家都認識。但合在一起后，就讓人(ren)有點(dian)懵(meng)逼。不是嗎？
5G LAN，到底是個啥東東？
其(qi)實(shi)，5G LAN，簡單(dan)來說，就是利用5G技術，將終端進行“分組”、“建群(qun)”，組成一個LAN網絡。
大(da)家都有(you)5G手(shou)機。在使用5G手(shou)機的(de)時候，你(ni)們有(you)沒有(you)發現，即便你(ni)和朋(peng)友離得(de)再近(jin)（哪怕面對面），你(ni)的(de)手(shou)機都是(shi)無法搜(sou)索(suo)到對方(fang)(fang)的(de)。你(ni)之(zhi)所以可以對方(fang)(fang)進(jin)行通信，是(shi)因為數據(ju)流到了(le)運(yun)營(ying)商或者互(hu)聯網服務商的(de)服務器，繞了(le)一(yi)圈(quan)。
對(dui)于(yu)基(ji)站來(lai)說，所有的手(shou)機終端之間，都是“隔(ge)離”的。這是基(ji)于(yu)安全的考(kao)慮，手(shou)機各自(zi)使用各自(zi)的信道，互(hu)不干擾。
而LAN呢，是將區域(yu)內的(de)終端（手機(ji)、電腦等(deng)）連接在(zai)一(yi)起，變成“群(qun)組”。這既方便了(le)相互之間(jian)的(de)數據傳輸，也節省了(le)外網出口。
在LAN中，終端相互之間通(tong)(tong)過(guo)(guo)MAC地址可(ke)以選(xuan)址，就找到對方（層二通(tong)(tong)信(xin)）。出入(ru)外網(wang)的(de)話(hua)，架設一個(ge)路由器(qi)，通(tong)(tong)過(guo)(guo)IP選(xuan)址，也可(ke)以實(shi)現路由出入(ru)（層三通(tong)(tong)信(xin)）。
我們(men)都知道，“4G改變(bian)生活(huo)，5G改變(bian)社會”。作為目(mu)前最主流的(de)(de)移動通信技術，5G肩負了“萬物互聯(lian)，助(zhu)力百行千業數字(zi)化轉型”的(de)(de)使命，需(xu)要幫(bang)助(zhu)垂直行業的(de)(de)用(yong)戶(hu)打通連接。
那么，5G就(jiu)不能只(zhi)打通每個終端到云的(de)(de)連接(jie)，還要(yao)實現終端與終端之間的(de)(de)“就(jiu)近連接(jie)”。
所以，在3GPP R16標準中，就推出了5G LAN這個新特(te)性功能。
5G LAN的原理與特點
在5G網(wang)絡里，管理者可以(yi)修改用戶數據(ju)(ju)庫（UDM網(wang)元）中的數據(ju)(ju)，對指定的終(zhong)端（UE）號碼進(jin)行業(ye)務簽約(yue)，從而把它們分入相同(tong)或不同(tong)的VN Group（Virtual Network Group，虛擬網(wang)絡群組(zu)）。
用戶數據庫會向5G核(he)心網(wang)(wang)（5GC）的管理(li)網(wang)(wang)元（SMF、AMF、PCF等）提供終端(duan)號碼的VN群(qun)組信(xin)息，以(yi)及訪問策略。管理(li)網(wang)(wang)元基于這些信(xin)息和策略規則，將它們組成了不(bu)同的LAN。這就是5G LAN。
5G LAN網絡架構示意圖(tu)
5G LAN支(zhi)持層二通信（相(xiang)同網段(duan)，互相(xiang)直接訪問），也(ye)(ye)支(zhi)持層三通信（跨網段(duan)，借助路(lu)由(you)）。5G LAN支(zhi)持單播(bo)，也(ye)(ye)支(zhi)持組(zu)播(bo)和廣播(bo)。簡單來(lai)說，就是相(xiang)互訪問方式非常靈活，組(zu)網也(ye)(ye)非常簡單。
從范圍來看，5G LAN既(ji)支(zhi)持同一(yi)個(ge)UPF（5G核心網的媒(mei)體面網元）下(xia)的相(xiang)互通(tong)信(xin)(xin)，也支(zhi)持不(bu)同UPF下(xia)的相(xiang)互通(tong)信(xin)(xin)。這等于打破了終端之間的物理距離限制(zhi)（甚至北京和上海都能通(tong)信(xin)(xin)）。
特(te)別重要的(de)一(yi)點，5G LAN建立的(de)網絡，可以與用戶現有的(de)數(shu)據網絡進行連接，從而實現即插即用、相互(hu)訪問(wen)。
5G LAN的應用場景和優勢
5G LAN實現(xian)了(le)指(zhi)定(ding)5G終端(duan)之間的(de)(de)分組和連接，大(da)大(da)方(fang)便了(le)企業構(gou)建更具移(yi)動(dong)性的(de)(de)LAN網絡。很多讀(du)者肯定(ding)會問，現(xian)有的(de)(de)Wi-Fi技(ji)術，不是已經(jing)可以實現(xian)移(yi)動(dong)性了(le)嗎？為什(shen)么還需要(yao)5G LAN？
別急，讓我們繼續往下看(kan)。
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5G能夠賦能行(xing)業場(chang)景的數(shu)字化，就是(shi)因(yin)為5G擁有大帶寬、低時(shi)延(yan)等特點，是(shi)出色的無(wu)線(xian)通(tong)信技術，可以(yi)實現工(gong)業場(chang)景各個生產要素(su)的無(wu)線(xian)連接。
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(ji)術。這種技(ji)術有很多類型(xing)，可(ke)謂“五花八門(men)”。
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”。現在，不管誰家的工業互聯協議，基本都(dou)是(shi)基于以(yi)太網的。
再后來，工業企(qi)業發(fa)現(xian)，有線連接對移動性有太多的限制——設備(bei)后面(mian)總要留一個“辮子”，妨礙了自由移動。
而(er)且，有線連接部署方式(shi)比較麻煩，工期長，成本高(gao)。一旦設備或線纜出現問題，更換也很耽誤事。所以(yi)，工業界(jie)開始考慮(lv)，引(yin)入(ru)無線通(tong)信技術。
于是(shi)，Wi-Fi、藍牙等技(ji)術，就(jiu)進入了工業領域。
那么(me)(me)，回到(dao)前(qian)面的問題，既然有Wi-Fi，為什么(me)(me)要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
傳輸速(su)率、時延(yan)等方面，5G能更好(hao)地滿足工業機(ji)器人(ren)（機(ji)械臂(bei)控(kong)制）、智能質檢（高(gao)速(su)圖像(xiang)識別）、AGV（無人(ren)物流(liu)小(xiao)車(che)）等場景的需求(qiu)。
覆蓋范圍(wei)方面，5G的覆蓋范圍(wei)比Wi-Fi更(geng)大，可以更(geng)好(hao)地覆蓋園區(qu)。5G的小區(qu)間切換能力(li)，也比Wi-Fi更(geng)強(qiang)，可以給用戶帶來更(geng)好(hao)的網絡體驗。
二、Wi-Fi網絡維護成本高
企業(ye)建設(she)(she)園(yuan)區Wi-Fi網(wang)絡，需要自己布線，自己買設(she)(she)備(bei)。設(she)(she)備(bei)有(you)折(zhe)舊(jiu)、有(you)損壞、有(you)更新換代，還要專人(ren)維(wei)護。海量的Wi-Fi設(she)(she)備(bei)，配(pei)置也很麻煩。
5G不一樣。它是(shi)由運營商(shang)負(fu)責建(jian)設和維護的(de)，企業屬(shu)于(yu)租用（Wi-Fi對比5G，有點像(xiang)自(zi)建(jian)機(ji)房(fang)對比云計算）。
綜合(he)來看(kan)，5G會更加(jia)劃算(suan)。
三、5G LAN的功能更加強大
前面提到5G LAN的VN分(fen)(fen)組。分(fen)(fen)組除了隔離通信之外，更(geng)重(zhong)要的一個(ge)作(zuo)用，是(shi)實(shi)現不同網絡的QoS（服務等級）差異化。
舉(ju)例(li)來說(shuo)，企業內(nei)部有辦公網(wang)絡(luo)、IT系統網(wang)絡(luo)、OT網(wang)絡(luo)等。
OT就(jiu)是Operational Technology，運營技術（操作技術）。其實(shi)就(jiu)是連接工業環境和設備的網絡，例如車床、機械臂(bei)、傳感(gan)器、儀器儀表、AGV、監(jian)控系統(tong)、MES、PLC等。
不同(tong)的(de)網(wang)絡，對性能要(yao)求不一樣，有(you)的(de)需(xu)要(yao)時延(yan)低，有(you)的(de)需(xu)要(yao)帶寬大，有(you)的(de)則沒有(you)那么多要(yao)求。
5G LAN在分組(zu)的(de)基礎上，可以針對(dui)不同的(de)VN分組(zu)，定義不同的(de)網絡(luo)性(xing)能。有的(de)企業，將其稱為“微切片”。
四、5G LAN容易(yi)管(guan)理(li)，且安全性更(geng)強(qiang)。
前(qian)面我們提到可以在(zai)運(yun)營(ying)商的5G UDM網元中修(xiu)改用戶簽約(yue)數據，對用戶進行VN分(fen)組(zu)。那么，難道我們每次需(xu)要變(bian)更(geng)一個終端的分(fen)組(zu)信息（加入、刪除、更(geng)改），都(dou)要找運(yun)營(ying)商客服嗎(ma)？
當然不用。
運營商5G網絡(luo)(luo)可以通過(guo)開(kai)發接口的方式，將修(xiu)改(gai)(gai)權限開(kai)放(fang)給企業網絡(luo)(luo)管理(li)者(zhe)，實(shi)現自助修(xiu)改(gai)(gai)。
當然，企業還可以(yi)根(gen)據(ju)自己的需要，設(she)置自己的專網(wang)策略。
在(zai)建立(li)數據連接時，企(qi)業還可以設(she)置授權和認證機制(zhi)，對VN分組進行嚴格(ge)管理。這個安全性，比Wi-Fi強大(da)了(le)很多，也方便了(le)很多。
5G LAN的案例分析
接下(xia)來，我們通過一個具體(ti)的組網案例，來看看5G LAN到底有什么好處。
首先，一家制(zhi)造型(xing)企(qi)業，有自(zi)己(ji)的(de)車(che)間、生產線(xian)（或車(che)床），需要通過網絡(luo)，將(jiang)PLC和PLC控制(zhi)端連(lian)接(jie)起來(lai)。
每條(tiao)流水線有(you)很多的(de)設備，也是獨立(li)的(de)。將流水線的(de)每個(ge)設備都(dou)安裝5G模(mo)組(zu)，這是比(bi)較理想(xiang)的(de)狀態(tai)。但是，現階段費用好像會有(you)點貴。
那(nei)么，我們引入5G工業網(wang)關，或者5G CPE，可以提升性價比。適合(he)用有(you)線(xian)(xian)的，連接有(you)線(xian)(xian)端口（以太網(wang)口、或PLC端口）。適合(he)用無線(xian)(xian)的，連接5G或Wi-Fi。
如果(guo)5G不(bu)支(zhi)持5G LAN（R16之前），實現(xian)(xian)PLC和PLC控制器之間的連接，也是(shi)可以的。但是(shi)，整個(ge)5G網絡是(shi)依靠IP尋(xun)址(zhi)(zhi)的三層(ceng)協議，終(zhong)端(duan)(duan)地(di)(di)址(zhi)(zhi)也是(shi)IP地(di)(di)址(zhi)(zhi)，不(bu)支(zhi)持二(er)層(ceng)數據轉發。為了實現(xian)(xian)端(duan)(duan)到端(duan)(duan)通(tong)信，就必(bi)須在(zai)兩邊各(ge)加一個(ge)AR（Access Router，接入路由器），建立一個(ge)隧(sui)道(dao)(dao)，把(ba)工業二(er)層(ceng)協議封裝(zhuang)在(zai)隧(sui)道(dao)(dao)里，帶(dai)到對(dui)端(duan)(duan)。
這種方式(shi)，不僅(jin)增(zeng)加復雜度，也增(zeng)加了成(cheng)(cheng)(cheng)本(ben)(ben)（AR路由(you)器購買成(cheng)(cheng)(cheng)本(ben)(ben)、AR路由(you)器配置的人力和時間(jian)成(cheng)(cheng)(cheng)本(ben)(ben)）。試想(xiang)一下，如果車間(jian)有幾千(qian)條流水線，那(nei)么這個成(cheng)(cheng)(cheng)本(ben)(ben)將會非常驚人。
引入5G LAN之后，5G網(wang)(wang)(wang)絡支持(chi)直接(jie)傳輸二(er)層協(xie)議，就不再(zai)需要AR路(lu)由器(qi)了。同時(shi)，5G網(wang)(wang)(wang)絡可以(yi)為(wei)沒有IP地(di)址(zhi)的(de)終(zhong)端提供路(lu)由，UPF可以(yi)識別終(zhong)端的(de)MAC地(di)址(zhi)，整個網(wang)(wang)(wang)絡變成了極簡的(de)單(dan)層網(wang)(wang)(wang)絡，相互之間(jian)進行層二(er)通信(xin)。
5G LAN的即插即用能力，可以(yi)完(wan)美地將自己與(yu)客戶現有網絡進行融(rong)合，減少(shao)了(le)對客戶現有網絡的影(ying)響，不需要(yao)費勁改造(zao)升級(ji)，可以(yi)節約大量(liang)成本(ben)。
從宏觀上來看(kan)，5G LAN是5G與以(yi)太網技術(shu)的(de)協作(zuo)。將來，基于以(yi)太網技術(shu)發展的(de)TSN（時間敏感(gan)網絡）技術(shu)，也離不(bu)開5G LAN的(de)助力。
值得一提的是，5G LAN除(chu)了有利于(yu)建設(she)園區內部網(wang)絡之外，還(huan)可以作為企業傳統專線(xian)網(wang)絡的補充，連接異地的分支機構。
5G LAN的模組
正如大家所見，5G LAN是5G在垂直(zhi)行業落地的(de)一個重要(yao)創新(xin)技術。它可以建設更強(qiang)大的(de)5G專(zhuan)網(wang)通(tong)信，幫助(zhu)客戶加速數(shu)字(zi)化轉(zhuan)型升級。
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(kai)發(fa)出多款(kuan)支持5G LAN技(ji)術的5G模組，且(qie)已實現商用，包(bao)括RG500U、RG200U、RM500U等LGA、M.2、Mini PCIe封裝(zhuang)模組。
這些模組具有高(gao)可(ke)靠性特點(dian)，可(ke)實現ms級的(de)空口(kou)時(shi)延和精度達1us的(de)5G網絡(luo)授時(shi)，可(ke)以更好地滿足(zu)工業制造高(gao)精度機器協作、倉儲物(wu)流(liu)多車(che)協同(tong)、智(zhi)能電網差動保(bao)護(hu)等(deng)工業互聯(lian)網行業應用需(xu)求。
在浙(zhe)江寧波，某知名企業采用移遠通信(xin)5G LAN模(mo)組(zu)，建立了(le)5G全(quan)連接工廠(chang)，完成了(le)全(quan)國首個5G LAN商用試點。
作為一家汽車鋁合(he)金(jin)精密壓鑄件制造企業，該企業聚焦汽車零部件制造領域，是(shi)典型的離(li)散制造型企業。
它下面的(de)(de)6家工廠，分(fen)散(san)在寧波(bo)市某工業園的(de)(de)不同位(wei)置。5G LAN技(ji)術(shu)，幫助這些(xie)工廠實(shi)現(xian)了更靈活的(de)(de)連接，使工廠產線調整效率提(ti)升了70%（7天(tian)→2天(tian)），MES組網交付效率翻了一倍（6個月→3個月），年均可(ke)節(jie)約(yue)隧道配(pei)置維護工作(zuo)約(yue)750人(ren)天(tian)。
某知名企業廠區內(nei)安裝的5G設備
在這里，“5G+工業互聯網”真正實現了(le)“柔(rou)性生產”的賦能。
在某(mou)汽車品牌、某(mou)大學(xue)智慧樓宇、某(mou)工(gong)業(ye)企業(ye)柔(rou)性(xing)工(gong)廠等(deng)項目，5G LAN也都實現了成(cheng)功落(luo)地。未來，5G LAN會更(geng)多地出(chu)現在我們的(de)視野中，賦能國(guo)內數十萬(wan)個園區(qu)的(de)數字化(hua)改造。
結語
工業(ye)互聯網是第四次工業(ye)革命的(de)(de)基石，像(xiang)5G LAN這樣的(de)(de)5G專網技術創(chuang)新，對工業(ye)領域全(quan)面走向數字化(hua)、網絡化(hua)、智能化(hua)，具有重要的(de)(de)意義。
隨著5G R17版(ban)本的(de)凍結，我們逐漸迎(ying)來了5G-Advanced時代。新(xin)的(de)精彩還在(zai)繼(ji)續(xu)，新(xin)的(de)技術創新(xin)，也在(zai)不(bu)斷出現(xian)。
日積月累的(de)創新，終究會引領人類(lei)走(zou)向“萬物智聯(lian)”。讓我(wo)們拭(shi)目以(yi)待！
版權聲明: 本文內容來源于網絡，該文觀點僅代表作者本人。本站僅提供信息存儲空間服務，不擁有所有權，不承擔相關法律責任。如發現本站有涉嫌抄襲侵權/違法違規的內容，請聯系我們，一經查實，本站將立刻刪除。
