Qu'est-ce que le LAN 5G ?

Auteur : Ulink Media

Tout le monde devrait connaître la 5G, qui est l’évolution de la 4G et de notre dernière technologie de communication mobile.

Vous devriez être plus familier avec le réseau local (LAN). Son nom complet est « réseau local », ou LAN. Notre réseau domestique, ainsi que celui de notre entreprise, est essentiellement un LAN. Avec le Wi-Fi sans fil, il s'agit d'un LAN sans fil (WLAN).

Alors pourquoi est-ce que je dis que le LAN 5G est intéressant ?

La 5G est un réseau cellulaire étendu, tandis que le LAN est un réseau de données à petite échelle. Ces deux technologies semblent indépendantes.

Autrement dit, 5G et LAN sont deux mots que tout le monde connaît séparément. Mais ensemble, c'est un peu déroutant. N'est-ce pas ?

5G LAN, qu'est-ce que c'est exactement ?

En fait, le 5G LAN, pour le dire simplement, consiste à utiliser la technologie 5G pour « regrouper » et « construire » des terminaux afin de former un réseau LAN.

Tout le monde possède un téléphone 5G. Avez-vous remarqué que votre téléphone ne peut pas rechercher vos amis, même lorsqu'ils sont à proximité (même face à face) ? Vous pouvez communiquer entre vous car les données transitent par les serveurs de votre opérateur ou de votre fournisseur d'accès Internet.

Pour les stations de base, tous les terminaux mobiles sont isolés les uns des autres. Cette mesure est basée sur des considérations de sécurité : les téléphones utilisent leurs propres canaux et n'interfèrent pas entre eux.

Un réseau local (LAN), quant à lui, relie des terminaux (téléphones portables, ordinateurs, etc.) d'une zone donnée pour former un « groupe ». Cela facilite non seulement la transmission de données entre eux, mais évite également la sortie de l'extranet.

Dans un réseau local (LAN), les terminaux peuvent se localiser grâce à leurs adresses MAC et se trouver (communication de couche 2). Pour accéder au réseau externe, un routeur peut être configuré, et grâce à l'adresse IP, le routage entrant et sortant peut également être assuré (communication de couche 3).

Comme nous le savons tous, « la 4G va changer nos vies, et la 5G va transformer notre société ». Technologie de communication mobile la plus répandue à l'heure actuelle, la 5G répond à la mission de « l'Internet universel et la transformation numérique de centaines de lignes et de milliers d'industries », qui doit permettre aux utilisateurs des secteurs verticaux de se connecter.

Par conséquent, la 5G ne peut pas seulement connecter chaque terminal au cloud, mais également réaliser une « connexion de proximité » entre les terminaux.

C'est pourquoi, dans la norme 3GPP R16, le LAN 5G a introduit cette nouvelle fonctionnalité.

Principes et caractéristiques du LAN 5G

Dans un réseau 5G, les administrateurs peuvent modifier les données de la base de données utilisateur (éléments de réseau UDM), signer un contrat de service avec un numéro UE spécifié, puis les diviser en groupes de réseaux virtuels (VN) identiques ou différents.

La base de données utilisateurs fournit des informations sur les groupes de réseaux virtuels (VN) et les politiques d'accès aux éléments de gestion du réseau (SMF, AMF, PCF, etc.) du réseau central 5G (5GC). L'élément de gestion regroupe ces informations et ces règles de politique dans différents réseaux locaux (LAN). Il s'agit d'un réseau local 5G.

Un réseau local 5G prend en charge les communications de couche 2 (même segment de réseau, accès direct entre eux) et de couche 3 (entre segments de réseau, grâce au routage). Un réseau local 5G prend en charge la monodiffusion, la multidiffusion et la diffusion. En résumé, le mode d'accès mutuel est très flexible et la mise en réseau très simple.

En termes de portée, un réseau local 5G prend en charge la communication entre le même UPF (élément réseau côté média du réseau central 5G) et différents UPF. Cela revient à dépasser la limite de distance physique entre les terminaux (même Pékin et Shanghai peuvent communiquer).

En particulier, les réseaux LAN 5G peuvent se connecter aux réseaux de données existants des utilisateurs pour un accès plug-and-play et mutuel.

Scénarios d'application et avantages du LAN 5G

Le réseau local 5G permet le regroupement et la connexion de terminaux 5G spécifiques, facilitant ainsi grandement la construction d'un réseau local plus mobile pour les entreprises. Nombreux sont les lecteurs qui se demandent : la mobilité n'est-elle pas déjà possible avec la technologie Wi-Fi existante ? Pourquoi un réseau local 5G ?

Ne vous inquiétez pas, passons à autre chose.

Le réseau local 5G LAN permet aux entreprises, aux écoles, aux administrations et aux familles de mieux communiquer avec les terminaux d'une région. Utilisé dans les réseaux de bureaux, il joue un rôle essentiel dans la transformation de l'environnement de production des parcs et du réseau de base des entreprises de production, telles que les usines, les terminaux portuaires et les mines d'énergie.

Nous promouvons actuellement l'Internet industriel. Nous sommes convaincus que la 5G peut favoriser la numérisation des environnements industriels, car elle constitue une excellente technologie de communication sans fil, avec une large bande passante et un faible délai, permettant la connexion sans fil de divers facteurs de production dans le secteur industriel.

Prenons l'exemple de la production industrielle. Auparavant, pour améliorer l'automatisation et le contrôle des équipements, on utilisait la technologie du « bus industriel ». Il existe de nombreux types de cette technologie, que l'on peut qualifier d'« omniprésente ».

Plus tard, avec l'émergence des technologies Ethernet et IP, l'industrie a convenu que, parallèlement à l'évolution d'Ethernet, l'« Ethernet industriel » était né. Aujourd'hui, quel que soit le protocole d'interconnexion industriel, il repose essentiellement sur Ethernet.

Plus tard, les entreprises industrielles ont découvert que les connexions filaires limitaient trop la mobilité : il y avait toujours une « tresse » à l’arrière de l’appareil qui empêchait la liberté de mouvement.

De plus, le déploiement des connexions filaires est plus complexe, la construction est longue et le coût élevé. En cas de problème avec l'équipement ou le câble, le remplacement est également très lent. C'est pourquoi l'industrie a commencé à réfléchir à l'introduction de la technologie de communication sans fil.

En conséquence, le Wi-Fi, le Bluetooth et d’autres technologies sont entrés dans le domaine industriel.

Alors, pour revenir à la question précédente, pourquoi le LAN 5G quand il y a le Wi-Fi ?

Voici la raison :

1. Les performances des réseaux Wi-Fi (en particulier Wi-Fi 4 et Wi-Fi 5) ne sont pas aussi bonnes que celles de la 5G.

En termes de débit de transmission et de délai, la 5G peut mieux répondre aux besoins des robots industriels (contrôle du manipulateur), de l'inspection qualité intelligente (reconnaissance d'image à grande vitesse), de l'AGV (véhicule logistique sans pilote) et d'autres scénarios.

En termes de couverture, la 5G a une zone de couverture plus large que le Wi-Fi et peut mieux couvrir le campus. La capacité de la 5G à basculer entre les cellules est également plus forte que celle du Wi-Fi, ce qui apportera aux utilisateurs une meilleure expérience réseau.

2. Les coûts de maintenance du réseau Wi-Fi sont élevés.

Pour construire un réseau Wi-Fi dans un parc, les entreprises doivent câbler et acheter leur propre équipement. Ce matériel est amorti, endommagé et remplacé, mais aussi entretenu par du personnel spécialisé. Il y a une multitude d'appareils Wi-Fi, et leur configuration est complexe.

La 5G est différente. Elle est construite et maintenue par les opérateurs, et louée par les entreprises (le Wi-Fi comparé à la 5G, c'est un peu comme construire sa propre salle comparé au cloud computing).

Dans l’ensemble, la 5G sera plus rentable.

3. Le LAN 5G dispose de fonctions plus puissantes.

Le regroupement VN d'un réseau local 5G a été évoqué précédemment. Outre l'isolation des communications, une fonction plus importante du regroupement est de différencier la qualité de service (QoS) des différents réseaux.

Par exemple, une entreprise dispose d’un réseau de bureaux, d’un réseau de systèmes informatiques et d’un réseau OT.

OT signifie « Technologie Opérationnelle ». Il s'agit d'un réseau reliant l'environnement industriel et les équipements, tels que les tours, les bras robotisés, les capteurs, l'instrumentation, les AGV, les systèmes de surveillance, les MES, les PLCS, etc.

Les exigences de performance varient selon les réseaux. Certains nécessitent une faible latence, d'autres une bande passante élevée, et d'autres encore des exigences moindres.

Un réseau local 5G peut définir des performances réseau différentes selon les groupes de réseaux virtuels. Certaines entreprises l'appellent « micro-tranche ».

4. Le LAN 5G est plus facile à gérer et plus sécurisé.

Comme mentionné précédemment, les données de signature utilisateur peuvent être modifiées dans les réseaux UDM 5G des opérateurs afin de regrouper les utilisateurs en groupes VN. Devons-nous donc contacter le service client de l'opérateur chaque fois que nous devons modifier les informations de groupe d'un terminal (adhésion, suppression, modification) ?

Bien sûr que non.

Dans les réseaux 5G, les opérateurs peuvent ouvrir l'autorisation de modification aux administrateurs de réseau d'entreprise grâce au développement d'interfaces, permettant une modification en libre-service.

Bien entendu, les entreprises peuvent également définir leurs propres politiques de réseau privé en fonction de leurs propres besoins.

Lors de l'établissement de connexions de données, les entreprises peuvent définir des mécanismes d'autorisation et d'authentification pour gérer strictement les groupes de réseaux virtuels. Cette sécurité est bien plus robuste et pratique que le Wi-Fi.

Une étude de cas d'un réseau local 5G

Examinons les avantages du LAN 5G à travers un exemple de réseau spécifique.

Tout d'abord, une entreprise de fabrication, possédant son propre atelier, sa propre ligne de production (ou son tour), doit connecter l'automate programmable et l'extrémité de contrôle de l'automate programmable via le réseau.

Chaque chaîne de montage dispose de nombreux équipements, tous indépendants. L'idéal serait d'installer des modules 5G sur chaque appareil. Cependant, cela semble un peu coûteux à ce stade.

L'introduction d'une passerelle industrielle 5G (CPE) peut améliorer le rapport coût-efficacité. Elle est adaptée aux réseaux filaires, connectés à un port filaire (port Ethernet ou port PLC). Elle est également adaptée aux réseaux sans fil, connectés à la 5G ou au Wi-Fi.

Si la 5G ne prend pas en charge le LAN 5G (avant R16), il est également possible d'établir une connexion entre un automate programmable industriel (API) et son contrôleur. Cependant, l'ensemble du réseau 5G repose sur un protocole de couche 3 reposant sur l'adressage IP, et l'adresse du terminal est également une adresse IP, ce qui ne prend pas en charge la transmission de données de couche 2. Pour réaliser une communication de bout en bout, un routeur d'accès (AR) doit être ajouté de chaque côté pour établir un tunnel, encapsuler le protocole industriel de couche 2 et le transmettre à l'extrémité homologue.

Cette méthode augmente non seulement la complexité, mais aussi les coûts (coût d'achat du routeur AR, main-d'œuvre nécessaire à sa configuration et temps nécessaire). Si l'on considère un atelier comptant des milliers de lignes, le coût serait exorbitant.

Depuis l'introduction du LAN 5G, le réseau 5G prend en charge la transmission directe du protocole de couche 2, rendant ainsi les routeurs AR superflus. Parallèlement, le réseau 5G peut fournir des routes aux terminaux sans adresse IP, et l'UPF peut reconnaître les adresses MAC des terminaux. L'ensemble du réseau devient un réseau monocouche minimaliste, capable de communiquer entre eux au niveau de la couche 2.

La capacité plug and play du LAN 5G peut parfaitement s'intégrer aux réseaux existants des clients, réduisant ainsi l'impact sur les réseaux existants des clients et permettant d'économiser beaucoup de coûts sans rénovation ni mise à niveau fastidieuses.

D'un point de vue macroéconomique, le réseau local 5G (LAN) est le fruit d'une collaboration entre la 5G et les technologies Ethernet. À l'avenir, le développement de la technologie TSN (réseau sensible au temps) basée sur Ethernet ne peut être dissocié du réseau local 5G.

Il convient de mentionner que le LAN 5G, en plus d'être propice à la construction du réseau interne du parc, peut également être utilisé en complément du réseau de lignes dédiées traditionnel des entreprises pour connecter des succursales à différents endroits.

Le module pour le LAN 5G

Comme vous pouvez le constater, le réseau local 5G est une technologie innovante importante pour la 5G dans les secteurs verticaux. Il permet de renforcer les communications sur réseau privé 5G et d'aider les clients à accélérer leur transformation numérique et leur mise à niveau.

Afin de mieux déployer le LAN 5G, en plus des mises à niveau côté réseau, la prise en charge du module 5G est également nécessaire.

Dans le cadre du lancement commercial de la technologie LAN 5G, Unigroup Zhangrui a lancé la première plate-forme de puce de bande de base 5G R16 Ready du secteur : V516.

Sur la base de cette plate-forme, Quectel, le principal fabricant de modules en Chine, a développé avec succès un certain nombre de modules 5G prenant en charge la technologie LAN 5G et ont été commercialisés, notamment RG500U, RG200U, RM500U et d'autres modules de package LGA, M.2, Mini PCIe.