到底什么是5G LAN？

​今天这篇文章，我们来聊聊5g lan。

大家如果对通信技术稍有了解的话，就会发现，5g lan其实是一个很有意思的概念。

对于5g，大家应该都很熟悉，它是4g 的演进，也是目前我们最新的移动通信技术。

而对于lan，大家应该更熟悉。它的全称是local area network，也就是局域网。我们家里的网络，还有在公司办公室的网络，基本都是lan。带有无线wi-fi的，就是wireless lan（wlan）。

那么，我为什么会说5g lan很有意思呢？

因为，5g是一个广覆盖的蜂窝通信网络，而lan是一个小范围的区域数据通信网络。两种技术，看上去并无关系。

换句话说，5g和lan这两个词，分开大家都认识。但合在一起后，就让人有点懵逼。不是吗？

5g lan，到底是个啥东东？

其实，5g lan，简单来说，就是利用5g技术，将终端进行“分组”、“建群”，组成一个lan网络。

大家都有5g手机。在使用5g手机的时候，你们有没有发现，即便你和朋友离得再近（哪怕面对面），你的手机都是无法搜索到对方的。你之所以可以对方进行通信，是因为数据流到了运营商或者互联网服务商的服务器，绕了一圈。

对于基站来说，所有的手机终端之间，都是“隔离”的。这是基于安全的考虑，手机各自使用各自的信道，互不干扰。

而lan呢，是将区域内的终端（手机、电脑等）连接在一起，变成“群组”。这既方便了相互之间的数据传输，也节省了外网出口。

在lan中，终端相互之间通过mac地址可以选址，就找到对方（层二通信）。出入外网的话，架设一个路由器，通过ip选址，也可以实现路由出入（层三通信）。

我们都知道，“4g改变生活，5g改变社会”。作为目前最主流的移动通信技术，5g肩负了“万物互联，助力百行千业数字化转型”的使命，需要帮助垂直行业的用户打通连接。

那么，5g就不能只打通每个终端到云的连接，还要实现终端与终端之间的“就近连接”。

所以，在3gpp r16标准中，就推出了5g lan这个新特性功能。

5g lan的原理与特点

在5g网络里，管理者可以修改用户数据库（udm网元）中的数据，对指定的终端（ue）号码进行业务签约，从而把它们分入相同或不同的vn group（virtual network group，虚拟网络群组）。

用户数据库会向5g核心网（5gc）的管理网元（smf、amf、pcf等）提供终端号码的vn群组信息，以及访问策略。管理网元基于这些信息和策略规则，将它们组成了不同的lan。这就是5g lan。

5g lan网络架构示意图

5g lan支持层二通信（相同网段，互相直接访问），也支持层三通信（跨网段，借助路由）。5g lan支持单播，也支持组播和广播。简单来说，就是相互访问方式非常灵活，组网也非常简单。

从范围来看，5g lan既支持同一个upf（5g核心网的媒体面网元）下的相互通信，也支持不同upf下的相互通信。这等于打破了终端之间的物理距离限制（甚至北京和上海都能通信）。

特别重要的一点，5g lan建立的网络，可以与用户现有的数据网络进行连接，从而实现即插即用、相互访问。

5g lan的应用场景和优势

5g lan实现了指定5g终端之间的分组和连接，大大方便了企业构建更具移动性的lan网络。很多读者肯定会问，现有的wi-fi技术，不是已经可以实现移动性了吗？为什么还需要5g lan？

别急，让我们继续往下看。

5g lan实现的本地组网，可以帮助企业、学校、政府、家庭等用户更好地进行区域范围内的终端互联互通。它可以用于办公网络，但是，它更大的价值，在于对园区生产环境的改造，对工业制造、港口码头、能源矿山等生产型企业基层网络的改造。

我们现在都在推动工业互联网，认为5g能够赋能行业场景的数字化，就是因为5g拥有大带宽、低时延等特点，是出色的无线通信技术，可以实现工业场景各个生产要素的无线连接。

以工业制造为例。以前，为了更好地进行自动化，实现设备控制，采用的是“工业总线”技术。这种技术有很多类型，可谓“五花八门”。

后来，随着以太网和ip技术的出现，工业界形成了共识，一起向以太网演进，就有了“工业以太网”。现在，不管谁家的工业互联协议，基本都是基于以太网的。

再后来，工业企业发现，有线连接对移动性有太多的限制——设备后面总要留一个“辫子”，妨碍了自由移动。

而且，有线连接部署方式比较麻烦，工期长，成本高。一旦设备或线缆出现问题，更换也很耽误事。所以，工业界开始考虑，引入无线通信技术。

于是，wi-fi、蓝牙等技术，就进入了工业领域。

那么，回到前面的问题，既然有wi-fi，为什么要5g lan？

原因如下：

一、wi-fi网络（尤其是wi-fi 4、wi-fi 5）的性能不如5g。

传输速率、时延等方面，5g能更好地满足工业机器人（机械臂控制）、智能质检（高速图像识别）、agv（无人物流小车）等场景的需求。

覆盖范围方面，5g的覆盖范围比wi-fi更大，可以更好地覆盖园区。5g的小区间切换能力，也比wi-fi更强，可以给用户带来更好的网络体验。

二、wi-fi网络维护成本高。

企业建设园区wi-fi网络，需要自己布线，自己买设备。设备有折旧、有损坏、有更新换代，还要专人维护。海量的wi-fi设备，配置也很麻烦。

5g不一样。它是由运营商负责建设和维护的，企业属于租用（wi-fi对比5g，有点像自建机房对比云计算）。

综合来看，5g会更加划算。

三、5g lan的功能更加强大。

前面提到5g lan的vn分组。分组除了隔离通信之外，更重要的一个作用，是实现不同网络的qos（服务等级）差异化。

举例来说，企业内部有办公网络、it系统网络、ot网络等。

ot就是operational technology，运营技术（操作技术）。其实就是连接工业环境和设备的网络，例如车床、机械臂、传感器、仪器仪表、agv、监控系统、mes、plc等。

不同的网络，对性能要求不一样，有的需要时延低，有的需要带宽大，有的则没有那么多要求。

5g lan在分组的基础上，可以针对不同的vn分组，定义不同的网络性能。有的企业，将其称为“微切片”。

四、5g lan容易管理，且安全性更强。

前面我们提到可以在运营商的5g udm网元中修改用户签约数据，对用户进行vn分组。那么，难道我们每次需要变更一个终端的分组信息（加入、删除、更改），都要找运营商客服吗？

当然不用。

运营商5g网络可以通过开发接口的方式，将修改权限开放给企业网络管理者，实现自助修改。

当然，企业还可以根据自己的需要，设置自己的专网策略。

在建立数据连接时，企业还可以设置授权和认证机制，对vn分组进行严格管理。这个安全性，比wi-fi强大了很多，也方便了很多。

5g lan的案例分析

接下来，我们通过一个具体的组网案例，来看看5g lan到底有什么好处。

首先，一家制造型企业，有自己的车间、生产线（或车床），需要通过网络，将plc和plc控制端连接起来。

每条流水线有很多的设备，也是独立的。将流水线的每个设备都安装5g模组，这是比较理想的状态。但是，现阶段费用好像会有点贵。

那么，我们引入5g工业网关，或者5g cpe，可以提升性价比。适合用有线的，连接有线端口（以太网口、或plc端口）。适合用无线的，连接5g或wi-fi。

如果5g不支持5g lan（r16之前），实现plc和plc控制器之间的连接，也是可以的。但是，整个5g网络是依靠ip寻址的三层协议，终端地址也是ip地址，不支持二层数据转发。为了实现端到端通信，就必须在两边各加一个ar（access router，接入路由器），建立一个隧道，把工业二层协议封装在隧道里，带到对端。

这种方式，不仅增加复杂度，也增加了成本（ar路由器购买成本、ar路由器配置的人力和时间成本）。试想一下，如果车间有几千条流水线，那么这个成本将会非常惊人。

引入5g lan之后，5g网络支持直接传输二层协议，就不再需要ar路由器了。同时，5g网络可以为没有ip地址的终端提供路由，upf可以识别终端的mac地址，整个网络变成了极简的单层网络，相互之间进行层二通信。

5g lan的即插即用能力，可以完美地将自己与客户现有网络进行融合，减少了对客户现有网络的影响，不需要费劲改造升级，可以节约大量成本。

从宏观上来看，5g lan是5g与以太网技术的协作。将来，基于以太网技术发展的tsn（时间敏感网络）技术，也离不开5g lan的助力。

值得一提的是，5g lan除了有利于建设园区内部网络之外，还可以作为企业传统专线网络的补充，连接异地的分支机构。

5g lan的模组

正如大家所见，5g lan是5g在垂直行业落地的一个重要创新技术。它可以建设更强大的5g专网通信，帮助客户加速数字化转型升级。

想要更好地部署5g lan，除了网络侧升级之外，还需要5g模组的支持。

在5g lan技术商用落地的进程中，紫光展锐推出的业界首款5g r16 ready基带芯片平台——v516。

基于这个平台，国内领先的模组厂商——移远通信（quectel），已成功开发出多款支持5g lan技术的5g模组，且已实现商用，包括rg500u、rg200u、rm500u等lga、m.2、mini pcie封装模组。

这些模组具有高可靠性特点，可实现ms级的空口时延和精度达1us的5g网络授时，可以更好地满足工业制造高精度机器协作、仓储物流多车协同、智能电网差动保护等工业互联网行业应用需求。

在浙江宁波，某知名企业采用移远通信5g lan模组，建立了5g全连接工厂，完成了全国首个5g lan商用试点。

作为一家汽车铝合金精密压铸件制造企业，该企业聚焦汽车零部件制造领域，是典型的离散制造型企业。

它下面的6家工厂，分散在宁波市某工业园的不同位置。5g lan技术，帮助这些工厂实现了更灵活的连接，使工厂产线调整效率提升了70%（7天→2天），mes组网交付效率翻了一倍（6个月→3个月），年均可节约隧道配置维护工作约750人天。

某知名企业厂区内安装的5g设备

在这里，“5g+工业互联网”真正实现了“柔性生产”的赋能。

在某汽车品牌、某大学智慧楼宇、某工业企业柔性工厂等项目，5g lan也都实现了成功落地。未来，5g lan会更多地出现在我们的视野中，赋能国内数十万个园区的数字化改造。 

结语

工业互联网是第四次工业革命的基石，像5g lan这样的5g专网技术创新，对工业领域全面走向数字化、网络化、智能化，具有重要的意义。

随着5g r17版本的冻结，我们逐渐迎来了5g-advanced时代。新的精彩还在继续，新的技术创新，也在不断出现。

日积月累的创新，终究会引领人类走向“万物智联”。让我们拭目以待！​