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5G LAN的运用需求与拓宽研讨
发布时间:2023-04-03 21:59:59 来源:澳网官网

  跟着5G技能的快速开展,其在工业互联网、企业作业、家居环境等场景中的运用越来越广泛。但是,在这些场景中,传统的局域网技能往往难以满意高速、低时延和大规模衔接的需求。

  因而,5G LAN作为一种新式的局域网技能应运而生,为多个细分商场供给与局域网和VPN(虚拟专网)类似的功用,且具有5G的大带宽、广域接入、移动性和高安全性的优势。

  在住所范畴,5G LAN服务可为用户供给更安稳、更快速的网络衔接,完成家庭智能化、物联网等运用。在作业室和企业范畴,5G LAN服务能够构建一个职业专属的局域网,经过该5G网络接入的终端能够与职业内网中的终端或事务服务器互通,进步作业功率和企业运营功率。在工厂范畴,5G LAN服务能够为工业互联网供给支撑,完成设备之间的互联和数据传输,促进智能制作的开展。总归,5G LAN服务为各个细分商场供给了全新的网络衔接方法和更多的运用空间,关于5G网络的开展具有重要意义。

  从R16到R18的演进进程中,5G LAN的功用和功用不断得到增强和完善。从开始的5G LAN根本场景,到R17的5G LAN计费和R18的5G LAN组跨SMF、组播优化、组办理/组通讯扩展等,5G LAN的才能得到了极大进步。R18是5G LAN的增强版别,估计2024年第一季度冻住,首要在以下方面进行了改善。

  • 组成员流量特征和功用监控层面才能敞开。如图1所示,这些特性关于工业用户来说非常重要,因为他们对网络和事务的运转状况愈加重视。这意味着在5G网络中,工业用户能够获得更多的事务流和功用统计数据,然后更好地了解网络和事务的实时状况。此外,R18 5G LAN还支撑实时功用监控和告警,以及高档的日志剖析和毛病扫除功用,这些功用能够进步网络的牢靠性和安稳性。总的来说,R18 5G LAN为工业用户供给了强壮的网络办理和监控东西,以确保他们的事务能够顺畅运转。

  • 跨SMF办理VN Group。如图2所示,这项特功用够有用地处理R16留传的问题。在R16中,一个VN Group只能被一个SMF办理,这导致容灾才能缺乏,一旦该SMF呈现问题,整个VN Group都会受到影响。为了处理这个问题,R18引进了跨SMF办理VN Group的功用,多个SMF能够一起办理一个VN Group,然后进步了体系的可用性、容灾才能和安稳性。在SMF呈现毛病时主动切换到其他可用的SMF上,然后确保整个VN Group的运转不受影响,为工业用户带来愈加牢靠和高效的网络服务。

  • 跨VN Group通讯。如图3所示,该项特功用够协助用户树立一个完好的用户网络,将多个群组衔接起来完成互联互通。在工业运用场景中,常常需求树立多个群组进行流操控、办理和确诊等作业,该特性进步了体系的可用性和灵敏性。

  • 组办理和组状况上报增强。如图4所示,该特功用够协助工业用户完成对组内用户和事务流的精细化办理,进步网络的服务质量和安稳性。在工业运用场景中,一般需求对组内的用户和事务流进行精细化办理,以满意不同事务的需求。具体来说,R18 5G LAN能够对组内的用户和事务流进行精细化办理,包含用户认证、权限办理、QoS操控等。此外,R18 5G LAN还能够实时上报组内的状况信息,如流量、推迟、带宽等,以协助工业用户监控和优化网络功用。该特功用够进步网络的服务质量和安稳性,经过实时上报组内状况信息,用户能够愈加准确地监测和优化网络功用,然后满意不同事务的需求。

  综上所述,R18版别的5G LAN在网络拓扑结构、组办理/通讯、跨SMF通讯、组播、才能敞开、监控和状况上报等方面进行了改善和优化,然后更好地满意不同事务场景的需求,为5G网络的开展和运用供给了愈加坚实的根底。

  5G LAN作为一种新式的局域网技能,有望在工业范畴得到广泛运用。现在工业运用中存在着一些网络技能无法满意的需求,例如高速、低时延、大容量、高牢靠和高安全等,而5G LAN正好能够满意以上需求。5G LAN是树立在5G终端接入才能和5G网络之上的私有移动LAN服务,经过树立“群”,为企业内部终端供给灵敏的通讯服务,包含终端互通和终端阻隔等。5G LAN具有多项技能才能,包含Ethernet转发、播送/组播、UE-to-UE通讯和群组办理等,这些才能为职业用户供给了广域移动局域网和VPN事务的支撑。5G LAN的呈现,能够满意职业内部通讯的多样化需求,加快工业数字化和智能化的进程,进步工业出产的功率和质量,具有重要的运用价值。

  首要,工业终端多用Ethernet协议,且部分终端不支撑IP协议。这意味着工业网络需求支撑多种协议,以便不同类型的设备能够进行通讯。5G LAN依据5G供给IP或以太类型专网通讯服务,然后使得工业终端之间的通讯变得愈加灵敏和高效。

  其次,组播/播送在工业场景中得到广泛运用。这是因为组播/播送能够完成散布式操控和办理,然后进步出产功率和质量。5G LAN支撑组播/播送,能够完成愈加高效和牢靠的出产线操控及办理。

  再次,PLC操控器对多IO终端的同步操控,能够确保出产线上各个设备的协同作业,然后进步出产功率和质量。5G LAN供给的技能才能能够确保操控信号的快速传输和准确操控,然后确保PLC操控器的同步操控能够实时和高效地进行。

  从次,开关/操控器之间的协同场景能够完成愈加智能的操控和办理。如主动化调度和优化、实时反应和毛病检测等功用,能够完成愈加高效和牢靠的出产线G LAN能够供给大容量和牢靠的通讯服务,然后完成这些功用。

  最终,终端动态参加不同作业域,能够完成愈加灵敏和智能的设备间通讯。例如,依据方位参加邻近“作业岛”,进行设备间通讯,能够完成愈加高效和牢靠的物流办理和出产线G LAN能够支撑终端动态参加不同作业域,依据方位信息将设备分组,完成设备间的快速通讯。例如,AGV车、可穿戴设备、巡查产线编组等。

  综上所述,5G LAN作为一项支撑多种工业需求的通讯技能,能够完成信息的快速传输和同享,确保设备间的准确操控和协同,进步工业出产的功率和质量。跟着5G技能的不断开展和遍及,5G LAN在工业范畴的运用远景也将越来越宽广。

  在工业范畴,网络通讯有必要高效、简略、安全。二层通讯技能因而成为了职业范畴遍及挑选的一种计划。比较较于三层协议,二层协议的优势在于不需求进行杂乱的路由核算,因而具有更高的通讯功率和更低的推迟。此外,二层协议也愈加安全,因为其能够经过VLAN技能进行物理阻隔和逻辑阻隔,有用防止不同网络之间的搅扰和进犯。

  在工业以太网技能中,大部分并没有界说网络层和传输层,这就使得依据IP协议的三层网络协议难以习惯工业通讯的需求。因而,5G LAN供给的二层组网才能非常重要。经过5G LAN供给的二层组网,工业用户能够快速地搭建起二层网络,完成设备之间的高效通讯和阻隔,满意工业通讯的特别需求,进步工业出产的智能化和主动化水平。

  在工业以太网范畴中,一些以太网协议并不像惯例的以太网协议那样界说了网络层和传输层。这些协议一般被称为“”以太网协议,因为它们仅界说了数据链路层(二层)和物理层。这些协议一般被用于实时通讯和工业操控体系中,因为它们供给了更低的通讯推迟和更大的带宽。一些典型的“”以太网协议包含PROFINET、EtherCAT和Modbus TCP。

  • PROFINET是一种依据以太网的工业主动化网络协议,它选用了一种被称为“Real-time communication(RTC)”的协议来完成实时性要求。PROFINET协议没有界说网络层和传输层,而是在数据链路层上完成了自己的通讯协议。它依据TCP/IP协议栈,但又选用了自己的数据传输机制,能够在统筹大带宽和低时延的一起确保数据安全性。

  • EtherCAT是一种高功用、低时延的实时以太网协议。它将实时操控信息封装在数据包的扩展帧头中,能够快速传输数据并同步操控很多的散布式设备,首要用于工业主动化和机器操控场景。

  • Modbus TCP是一种依据TCP/IP协议栈的工业通讯协议。它没有界说网络层和传输层,而是将数据直接封装在以太网帧中,供给了快速、简略的数据通讯机制。

  因为这些干流的工业以太网协议没有界说网络层和传输层,它们一般需求运用专用硬件和协议栈来满意实时性和牢靠性要求。这种专用的完成方法或许导致网络布置和保护的本钱较高,而且约束了可扩展性和互操作性。

  比较之下,5G LAN的二层组网功用能够供给愈加灵敏和高效的网络衔接方法。它能够运用虚拟局域网(VLAN)来完成逻辑阻隔和网络区分,然后满意不同的运用需求。此外,5G LAN还能够支撑多个播送域和多个网段的区分,以便更好地办理和操控网络。

  5G LAN技能是一种依据5G的局域网技能,它供给了高速、低时延和高牢靠的网络衔接,能够支撑实时数据传输和网络操控。与传统的以太网技能比较,5G LAN具有更好的功用和灵敏性,能够充沛满意工业主动化体系关于实时性和牢靠性的要求。此外,5G LAN技能能够更好地支撑移动设备与无线传感器等新式工业主动化设备的衔接,具有更宽广的运用远景,有望成为未来工业主动化体系的重要组成部分。

  近年来,跟着无线通讯和工业物联网技能的不断开展,越来越多的企业将无线通讯技能运用于出产制作范畴,构建无线柔性化工厂,以进步出产功率、下降出产本钱、进步产品质量和灵敏性等。现在,无线通讯技能现已广泛运用于出产制作范畴,包含5G、4G、Wi-Fi、蓝牙、ZigBee等。未来,无线通讯技能的运用将愈加广泛和深化,能够完成更高速、更牢靠、更安全的数据传输和通讯。

  Wi-Fi和4G选用IP类型接入,而5G选用LAN Ethernet类型接入。不同的接入类型也会影响设备的网络装备和通讯方法。5G LAN Ethernet类型接入比较Wi-Fi和4G IP类型接入具有更多的优势和特色,如表1所示,使得它在构建无线化柔性工厂方面能够完成快捷办理、灵敏的互联互通和牢靠通讯。

  TSN是一种用于实时工业通讯和操控的网络技能,它能够供给低时延、高牢靠性和准确的时钟同步等特性。但是,TSN的局限性在于其适用规模有限,只能在局域网内部布置。因而,为了拓宽TSN的运用场景,需求将其与5G LAN进行桥接,以完成更广泛的网络衔接。

  5G LAN能够供给长距离的网络接入和高速数据传输,一起支撑移动性和高安全性等特性,与TSN的低时延和高牢靠性相得益彰。经过将5G LAN和TSN进行桥接,能够完成长途拜访和监控,扩展了TSN的运用规模。一起,桥接能够使工业设备无需更改硬件,即可直接与5G LAN相连,进步了设备的灵敏性和可用性。

  在完成5G LAN和TSN的桥接方面,能够运用网关技能。网关能够将5G LAN和TSN的数据和协议进行转化,使得两者能够相互通讯。具体来说,网关能够将TSN的数据封装为5G LAN的数据,然后将其传输到5G LAN网络中;反之,网关也能够将5G LAN的数据封装为TSN的数据,然后将其传输到TSN网络中。这样,就能够完成5G LAN和TSN的无缝衔接。以下是一些相关的用例,如图5所示。

  • 单基站长途掩盖是指在广袤区域、近海或沙漠等无人区域中,经过单个5G基站和TSN技能完成对工业设备的长途监测和操控。在单基站长途掩盖中,5G基站能够作为网络的中心节点,经过5G LAN技能将数据传输到长途设备上。一起,基站还能够运用TSN技能完成准确时钟同步,确保数据的时序正确。这种运用场景能够进步作业功率、下降保护本钱,而且能够满意工业通讯和操控的高牢靠性、低时延需求。

  • 网络级大掩盖是指在跨过区域、省份或大区域的规模内,经过5G LAN和TSN技能完成工业通讯和操控的掩盖。具体来说,经过5G LAN技能将设备和终端衔接到5G基站,并运用5G LAN技能进行数据传输。在传输进程中,能够运用TSN技能完成数据的牢靠性和安稳性。TSN能够经过时刻同步、带宽约束和数据流量操控等技能手段,确保数据传输的牢靠性和可猜测性。这样能够在网络级大掩盖的规模内完成工业通讯和操控运用的高效运转。这种运用场景的需求首要来自工业设备和终端散布在宽广区域,需求完成长途通讯和操控的工业企业。

  • 网络及远周游是指经过5G LAN和TSN的结合,完成TSN端站在整个网络规模内的周游和移动。此场景下,使用5G LAN的移动功用够随时在不同的方位进行无缝切换。在工业场景中,工业设备或许需求移动到不同的方位,经过5G LAN能够完成设备的移动性,并确保通讯的连续性和安稳性,一起TSN能够供给高质量的服务,确保工业通讯和操控运用的实时性和安稳性。

  综上所述,经过完成5G LAN和TSN的桥接,能够完成多种优势。其间,最明显的优势是扩展了TSN的运用规模,使其能够完成长途拜访和监控。此外,桥接还能够进步工业设备的灵敏性和可用性,使其能够更好地习惯不同的工业场景。一起,桥接还能够进步网络的安稳性和牢靠性,确保工业通讯和操控的安全性及高效性。

  5G LAN的呈现为工业运用带来了新的机会。但是,引进5G LAN仍是一个继续的进程,需求依据事务和商场的开展需求,确认哪些事务和运用场景需求5G LAN的支撑,如工业操控、智能制作、才智城市等。在此根底上,进一步清晰网络的功用指标和要求(如牢靠性、低时延、大带宽等),不断进行网络才能晋级和优化,以满意不同职业和场景的需求。一起,也需求重视新的技能趋势和规范的开展,加快推动工业链老练完善,以坚持网络的竞赛优势。

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