5G LAN이란?

저자: Ulink Media

4G의 진화형이자 최신 이동통신 기술인 5G에 대해서는 누구나 알고 있을 것입니다.

LAN에 대해서는 더 잘 알고 계실 겁니다. 전체 명칭은 근거리 통신망(LAN)입니다. 가정 네트워크뿐만 아니라 회사 사무실의 네트워크도 기본적으로 LAN입니다. 무선 Wi-Fi는 무선 LAN(WLAN)입니다.

그렇다면 왜 5G LAN이 흥미롭다고 말할까요?

5G는 광범위한 셀룰러 네트워크인 반면, LAN은 소규모 데이터 네트워크입니다. 두 기술은 서로 관련이 없어 보입니다.

다시 말해, 5G와 LAN은 다들 따로 알고 있는 단어입니다. 하지만 함께 쓰면 좀 헷갈리죠. 그렇죠?

5G LAN이란 정확히 무엇인가?

사실 5G LAN은 간단히 말해 5G 기술을 이용해 단말을 '그룹화'하고 '구축'하여 LAN 네트워크를 형성하는 것입니다.

누구나 5G 휴대폰을 가지고 있습니다. 5G 휴대폰을 사용하면서, 친구들이 가까이 있어도 (심지어 서로 마주 보고 있어도) 검색이 안 된다는 걸 느끼셨나요? 데이터가 통신사나 인터넷 서비스 제공업체(ISP) 서버로 전송되기 때문에 서로 소통할 수 있습니다.

기지국의 경우, 모든 이동 단말기는 서로 "격리"됩니다. 이는 보안을 고려하여 각 단말기가 자체 채널을 사용하고 서로 간섭하지 않도록 설계되었습니다.

반면, LAN은 특정 구역에 있는 단말기(휴대폰, 컴퓨터 등)를 연결하여 "그룹"을 형성합니다. 이는 서로 간의 데이터 전송을 원활하게 할 뿐만 아니라 엑스트라넷 접속을 절약합니다.

LAN에서 단말은 MAC 주소를 기반으로 서로를 찾을 수 있습니다(2계층 통신). 외부 네트워크에 접속하려면 라우터를 설정하고, IP ​​주소를 통해 입출력 라우팅을 수행할 수 있습니다(3계층 통신).

우리 모두 알고 있듯이 "4G는 우리 삶을 바꾸고 5G는 우리 사회를 바꿀 것입니다." 현재 가장 널리 사용되는 이동통신 기술인 5G는 "만물 인터넷(Internet of Everything)"과 수백 개의 회선, 수천 개의 산업을 디지털화하는 것을 목표로 하며, 수직 산업의 사용자들이 서로 연결될 수 있도록 지원해야 합니다.

따라서 5G는 모든 단말을 클라우드에 연결할 수 있을 뿐만 아니라, 단말 간의 '근거리 연결'도 실현합니다.

따라서 3GPP R16 표준에서는 5G LAN이 이 새로운 기능을 도입했습니다.

5G LAN의 원리와 특징

5G 네트워크에서 관리자는 사용자 데이터베이스(UDM 네트워크 요소)의 데이터를 수정하고, 지정된 UE 번호로 서비스 계약을 체결한 다음, 이를 동일하거나 다른 가상 네트워크 그룹(VN)으로 나눌 수 있습니다.

사용자 데이터베이스는 5G 코어 네트워크(5GC)의 관리 네트워크 요소(SMF, AMF, PCF 등)에 단말 번호 VN 그룹 정보와 액세스 정책을 제공합니다. 관리 NE는 이러한 정보와 정책 규칙을 여러 LAN에 통합합니다. 이것이 5G LAN입니다.

5G LAN은 2계층 통신(동일 네트워크 세그먼트, 서로 직접 접속)과 3계층 통신(라우팅을 통한 네트워크 세그먼트 간)을 지원합니다. 5G LAN은 유니캐스트뿐 아니라 멀티캐스트와 브로드캐스트도 지원합니다. 간단히 말해, 상호 접속 모드는 매우 유연하고 네트워킹은 매우 간단합니다.

범위 측면에서 5G LAN은 동일한 UPF(5G 코어 네트워크의 미디어 측 네트워크 요소)와 서로 다른 UPF 간의 통신을 지원합니다. 이는 단말 간 물리적 거리 제한을 극복하는 것과 같습니다(베이징과 상하이에서도 통신이 가능합니다).

특히 5G LAN 네트워크는 플러그 앤 플레이 및 상호 액세스를 위해 사용자의 기존 데이터 네트워크에 연결할 수 있습니다.

5G LAN의 적용 시나리오 및 장점

5G LAN은 특정 5G 단말 간의 그룹화 및 연결을 지원하여 기업을 위한 더욱 모바일화된 LAN 네트워크 구축을 크게 용이하게 합니다. 많은 독자들이 "기존 Wi-Fi 기술로도 이동성이 가능하지 않은가?"라고 질문할 것입니다. 5G LAN이 왜 필요한가요?

걱정하지 마세요. 계속 진행합시다.

5G LAN을 통해 구현되는 로컬 네트워킹은 기업, 학교, 정부 및 가정이 지역 내 단말기와 더욱 원활하게 소통할 수 있도록 지원합니다. 5G LAN은 사무실 네트워크에서도 활용될 수 있지만, 더 큰 가치는 단지의 생산 환경 변화와 산업 제조, 항만 터미널, 에너지 광산 등 생산 기업의 기본 네트워크 혁신에 있습니다.

저희는 현재 산업 인터넷을 홍보하고 있습니다. 5G는 광대역폭과 저지연성을 갖춘 뛰어난 무선 통신 기술로, 산업 현장 내 다양한 ​​생산 요소의 무선 연결을 실현할 수 있기 때문에 5G가 산업 현장의 디지털화를 실현할 수 있다고 믿습니다.

예를 들어 산업 제조를 생각해 보겠습니다. 이전에는 자동화를 개선하고 장비 제어를 달성하기 위해 "산업용 버스" 기술을 사용했습니다. 이 기술은 "모든 곳에" 적용될 수 있는 다양한 유형이 있습니다.

이후 이더넷과 IP 기술이 등장하면서 업계는 공감대를 형성했고, 이더넷의 발전과 함께 "산업용 이더넷"이 탄생했습니다. 오늘날 어떤 산업의 상호 연결 프로토콜이든 기본적으로 이더넷 기반입니다.

나중에 산업 회사들은 유선 연결이 이동성을 너무 제한한다는 것을 깨달았습니다. 장치 뒷면에는 항상 "브레이드"가 있어서 자유로운 이동이 불가능했습니다.

더욱이 유선 연결 방식은 구축이 번거롭고, 공사 기간이 길며, 비용도 많이 듭니다. 장비나 케이블에 문제가 발생할 경우 교체 속도도 매우 느립니다. 따라서 업계에서는 무선 통신 기술 도입을 고려하기 시작했습니다.

그 결과, Wi-Fi, 블루투스 등의 기술이 산업 분야에 진출하게 되었습니다.

그러면 이전 질문으로 돌아가서, Wi-Fi가 있는데 왜 5G LAN인가요?

그 이유는 다음과 같습니다.

1. Wi-Fi 네트워크(특히 Wi-Fi 4, Wi-Fi 5)의 성능은 5G만큼 좋지 않습니다.

전송 속도와 지연 측면에서 5G는 산업용 로봇(조종자 제어), 지능형 품질 검사(고속 이미지 인식), AGV(무인 물류 차량) 등의 요구 사항을 더 잘 충족할 수 있습니다.

적용 범위 측면에서 5G는 Wi-Fi보다 적용 범위가 넓어 캠퍼스를 더 잘 커버할 수 있습니다. 또한 5G는 셀 간 전환 능력이 Wi-Fi보다 뛰어나 사용자에게 더 나은 네트워크 경험을 제공할 수 있습니다.

2. Wi-Fi 네트워크 유지관리 비용이 높습니다.

공원에 Wi-Fi 네트워크를 구축하려면 기업은 자체 장비를 구매하고 배선해야 합니다. 장비는 감가상각, 손상 및 교체될 뿐만 아니라 전문 인력이 유지 관리해야 합니다. Wi-Fi 장비가 너무 많아서 설정하기가 매우 번거롭습니다.

5G는 다릅니다. 통신사가 구축하고 유지 관리하며, 기업이 임대합니다. (Wi-Fi와 5G는 마치 자기 방을 짓는 것과 클라우드 컴퓨팅을 비교하는 것과 같습니다.)

모든 것을 종합해 보면 5G는 비용 효율성이 더 높을 것입니다.

3. 5G LAN은 더욱 강력한 기능을 가지고 있습니다.

5G LAN의 VN 그룹화는 앞서 언급되었습니다. 통신 분리 외에도 그룹화의 더 중요한 기능은 서로 다른 네트워크의 QoS(서비스 수준)를 차별화하는 것입니다.

예를 들어, 기업에는 사무실 네트워크, IT 시스템 네트워크, OT 네트워크가 있습니다.

OT는 운영 기술(Operational Technology)의 약자로, 선반, 로봇 팔, 센서, 계측기, 무인운반차(AGV), 모니터링 시스템, MES, PLCS 등 산업 환경과 장비를 연결하는 네트워크입니다.

네트워크마다 성능 요구 사항이 다릅니다. 어떤 네트워크는 낮은 지연 시간을 요구하고, 어떤 네트워크는 높은 대역폭을 요구하며, 어떤 네트워크는 요구 사항이 더 낮습니다.

5G LAN은 다양한 VN 그룹에 따라 서로 다른 네트워크 성능을 정의할 수 있습니다. 일부 기업에서는 이를 "마이크로 슬라이스"라고 부릅니다.

4. 5G LAN은 관리하기 쉽고 보안성이 더 뛰어납니다.

위에서 언급했듯이, 사용자 서명 데이터는 여러 통신사에서 5G UDM 네트워크에서 사용자를 VN 그룹으로 그룹화하기 위해 수정할 수 있습니다. 그렇다면 단말의 그룹 정보(가입, 삭제, 변경)를 변경할 때마다 통신사 고객센터에 문의해야 할까요?

물론 아니죠.

5G 네트워크에서는 운영자가 인터페이스 개발을 통해 기업 네트워크 관리자에게 수정 권한을 공개하여 셀프 서비스 수정이 가능해집니다.

물론, 기업도 자사의 필요에 맞게 자체적인 개인 네트워크 정책을 설정할 수 있습니다.

기업은 데이터 연결 시 권한 부여 및 인증 메커니즘을 설정하여 VN 그룹을 엄격하게 관리할 수 있습니다. 이러한 보안은 Wi-Fi보다 훨씬 강력하고 편리합니다.

5G LAN 사례 연구

구체적인 네트워킹 사례를 통해 5G LAN의 이점을 살펴보겠습니다.

우선, 제조 기업은 자체 작업장, 생산라인(혹은 선반)을 가지고 있으며, 네트워크를 통해 PLC와 PLC 제어단을 연결해야 합니다.

각 조립 라인에는 많은 장비가 독립적으로 설치되어 있습니다. 조립 라인의 모든 기기에 5G 모듈을 설치하는 것이 가장 이상적이지만, 현재로서는 비용이 다소 많이 들 것으로 보입니다.

5G 산업용 게이트웨이, 즉 5G CPE를 도입하면 비용 대비 성능을 향상시킬 수 있습니다. 유선 연결에 적합하며, 유선 포트(이더넷 포트 또는 PLC 포트)에 연결됩니다. 무선 연결에 적합하며, 5G 또는 Wi-Fi에 연결됩니다.

5G가 5G LAN(R16 이전)을 지원하지 않더라도 PLC와 PLC 컨트롤러 간 연결을 구현할 수 있습니다. 그러나 전체 5G 네트워크는 IP 주소에 의존하는 3계층 프로토콜이며, 단말 주소 또한 IP 주소이기 때문에 2계층 데이터 전달을 지원하지 않습니다. 종단간 통신을 구현하려면 양측에 AR(액세스 라우터)을 추가하여 터널을 구축하고, 산업용 2계층 프로토콜을 터널에 캡슐화하여 피어 엔드로 전달해야 합니다.

이 방법은 복잡성을 증가시킬 뿐만 아니라 비용(AR 라우터 구매 비용, AR 라우터 구성 인력 및 시간 비용)도 증가시킵니다. 수천 개의 회선이 있는 작업장을 생각해 보면 그 비용은 엄청날 것입니다.

5G LAN 도입 이후, 5G 네트워크는 2계층 프로토콜의 직접 전송을 지원하므로 AR 라우터가 더 이상 필요하지 않습니다. 동시에 5G 네트워크는 IP 주소가 없는 단말에 경로를 제공할 수 있으며, UPF는 단말의 MAC 주소를 인식할 수 있습니다. 따라서 전체 네트워크는 2계층에서 서로 통신할 수 있는 최소한의 단일 계층 네트워크가 됩니다.

5G LAN의 플러그 앤 플레이 기능은 고객의 기존 네트워크와 완벽하게 통합되어 고객의 기존 네트워크에 미치는 영향을 줄이고, 힘든 개조 및 업그레이드 없이도 많은 비용을 절감할 수 있습니다.

거시적으로 볼 때 5G LAN은 5G와 이더넷 기술의 융합입니다. 앞으로 이더넷 기술을 기반으로 한 TSN(Time Sensitive Network) 기술의 발전은 5G LAN의 도움과 분리될 수 없습니다.

5G LAN은 단지 내부 네트워크 구축에 도움이 될 뿐만 아니라, 기업의 기존 전용선 네트워크를 보완하여 여러 지역에 있는 지점을 연결하는 데에도 활용할 수 있다는 점이 주목할 만합니다.

5G LAN용 모듈

보시다시피, 5G LAN은 다양한 산업 분야에서 5G를 위한 중요한 혁신 기술입니다. 5G LAN은 더욱 강력한 5G 전용망 통신을 구축하여 고객의 디지털 전환 및 업그레이드 가속화를 지원할 수 있습니다.

5G LAN을 보다 효과적으로 구축하려면 네트워크 측 업그레이드 외에도 5G 모듈 지원도 필요합니다.

5G LAN 기술 상용화 과정에서 유니그룹 장루이는 업계 최초의 5G R16 Ready 베이스밴드 칩 플랫폼인 V516을 출시했습니다.

중국의 선도적 모듈 제조업체인 퀘텔(Quectel)은 이 플랫폼을 기반으로 5G LAN 기술을 지원하는 다수의 5G 모듈을 성공적으로 개발하여 상용화했으며, 여기에는 RG500U, RG200U, RM500U 및 기타 LGA, M.2, Mini PCIe 패키지 모듈이 포함됩니다.