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5G LAN助力行业专网灵活部署

发布时间:2021-04-22  作者:中兴通讯 陈东华  阅读量:

5G LAN引入背景 

 在当前的行业和工业网络中,设备面临着线缆移动性限制、光纤铺设成本高、Wi-Fi覆盖安全性差、移动性不足等问题。而在传统的无线专网业务中,行业用户仅能获得IP类型接入链路,不能获得常用的Ethernet类型链路,且链路可配置能力差,应用模式固化,这些问题阻碍了企业无线专网的规模和灵活性。

 3GPP在R-16阶段定义了5G LAN技术。5G LAN能够向客户提供L3层VPN服务(IP VRF转发),以及L2层LAN服务(Ethernet局域网),同时5G LAN也支持用户移动性,支持细分子网,以及基于子网的管理能力。这些特性能解决传统行业客户专网中存在的问题。

 

5G LAN新增功能 

 首先,5G LAN引入了集群(子网)管理能力,集群可以对应到不同用途的子网,如生产网络、管理网络等。客户可以为子网订购所需的网络切片,以获得特定的SLA保障。和切片相比,集群管理侧重于子网切分、子网用户、子网拓扑的管理,切片则侧重于网络资源调配和业务服务质量保障能力。

 其次,在L3 VPN业务中引入了IP组播能力,为视频业务提供服务。同时引入L2层LAN服务,在链路转发功能、行业专网部署形态上都有了较大变化。

 第三,UPF(User Plane Function)之间取消动态路由,转由SMF(Session Management Function)进行路径控制。这一点借鉴了SDN模型,该模型使得UPF功能更简化。随着复杂的控制功能向位于中心点的SMF转移,UPF更专注于转发。抛开启用动态路由带来的复杂性,UPF的部署将更灵活,也方便设备下沉到网络边缘。同时,当行业专网的用户在不同的UPF间迁移时,UPF可以通过SMF动态下发的规则为用户持续提供服务,不需要为行业专网提供定制化配置,再一次减少了耦合性。

 

5G LAN应用场景及客户价值 

 很多实际应用场景随着5G LAN的新增功能应运而生,并产生了相对应的客户价值。

 

场景一:在客户网络中细分子网

 在4G模式下,许多企业已经开通了移动专网业务,客户的移动终端通过专有APN(Access Point Name )完成接入。这些移动终端可能来自行政部门、IT部门、生产部门等,在4G模式下,这些终端的数据是混合传送到企业私网内部的,数据的传输优先级、安全隔离等都没有保障。

 在5G LAN模式下,通过开放接口,企业能够按照部门归属、地域、业务类型等,将终端划分到不同的集群(子网)中,每个集群能够独立设置最适合的传输质量要求。集群内的终端可互通,集群间的终端相互隔离,集群可以独立规划传输路径。这样一来,行政、IT、生产等部门就能够独立管理和发展自己的子网,使专网的价值得到充分体现。

 

场景二:快速开通移动专线

 4G时期,企业专线主要由光纤来提供。光纤专线带宽大,支持的传输协议多,质量稳定。企业专线被广泛用于企业私网中。跨地域的互通、私网和公网的互通,以及重要数据的传输,都通过专线来解决。

 5G部署后,超级上行、切片、SLA保障、5G LAN、Ethernet接入等特性,弥补了移动链路上行带宽小、可靠性低、传输协议种类少的不足,使移动专线具备了和光纤相当的能力。同时,移动专线具有开通迅速、工程开销小、终端可移动的优势。

 企业可以借助移动专线快速构建兼容移动终端、固定终端的专网,并且该专网能够和传统企业网络互通。未来,同时部署移动专线和光纤专线,将成为构建企业私网的常态。

 

场景三:组建移动局域网

 在智慧园区、智慧家庭的部署中,广泛应用了无线局域网技术,其中最具代表性的就是Wi-Fi接入。局域网提供了简洁快速的接入能力,通过广播和组播,终端在局域网中能自主发现、自主关联,快速展开业务,用户能够获得极佳的使用体验。

 通过5G LAN特性,移动终端也同样能在5G网络中组建小型无线局域网,获得和Wi-Fi相同的使用体验。同时,移动局域网具备更强的移动性优势。此外,基于二次鉴权、VLAN隔离等功能为网络提供更高的安全,基于网络切片保障更可靠的传输质量。

 在园区覆盖、家庭覆盖场景下,移动局域网能提供优质覆盖。客户的手持终端、摄像头、传感器、无人机、车载装备、智能家电等终端,都能便捷地接入网络并快速进行协同操作。在特定要求下,移动局域网也能够打破地域限制,组建出纯粹逻辑层面的局域网,提供不同的局域网体验,例如车队管理、无人机协同、远程办公、远程操控等场景。总之,移动局域网能够作为传统局域网的补充或替代。

 

场景四:构建移动工业互联网

 工业互联网中广泛使用Ethernet局域网,工业4.0选择的TSN(时间敏感网络)也是基于局域网技术实现的。5G LAN特性引入的局域网业务,是后续构建移动工业互联网的基础要求。

 移动工业互联网能够让工业设备摆脱线缆束缚,更方便地动态调整流水线的设备,生产过程中也能够引入更多无人设备。如无人机巡检、机器人码垛、无人车运输转场等,都已经在生产流程中逐渐得到应用。通过移动工业互联网能促使智能设备间的协同更高效、更精确。未来,移动工业互联网将成为构成智慧工厂、部署柔性生产线的得力帮手。

 

中兴通讯5G LAN解决方案

 

 为了打造客户可定制、可管理的专网,中兴通讯推出5G LAN解决方案。该方案着重打造LAN业务能力开放API,并积极布局UDM(Unified Data Management)能力开放机制(见图1),以方便行业客户订购和管理企业私有网络,同时向行业客户提供基于子网的运维管理能力。

                   图1   中兴通讯5G LAN能力开放模型

 在转发层,中兴通讯核心网提供了完整的IP VPN和Ethernet局域网转发能力。尽管当前终端侧5G模组还没有提供Ethernet接入能力,但通过与CPE的协同,中兴通讯5GC实现了为终端提供L2层LAN服务(见图2)。

                图2  再IP接入类型下,5GC支持L2层LAN业务

 UPF提供5G LAN标准定义的完整功能。通过实现虚拟交换机功能,UPF支持LAN业务转发,同时也支持VLAN隔离、环路检测、组播限速等关键能力。UPF之间支持N19隧道,N19隧道可以是基于配置的预建链路,也能够根据集群内用户的迁移发起动态建链。当终端侧5G模组具备了Ethernet接入能力后,UPF也能够立即提供符合规范的L2层LAN业务。通过丰富的特性支持,中兴通讯5GC能够为行业用户提供最优的业务体验。

 

 5G LAN凭借其技术特点,具有广阔的应用前景,能够协助行业客户专网的灵活部署,推动行业网络深入发展。

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