5G LAN이란 무엇인가요?

저자: Ulink Media

5G는 4G의 진화된 형태이자 최신 이동통신 기술이므로 누구나 잘 알고 있어야 합니다.

LAN은 좀 더 익숙하실 겁니다. 정식 명칭은 근거리 통신망(Local Area Network)입니다. 가정용 네트워크나 회사 사무실 네트워크는 기본적으로 LAN입니다. 무선 Wi-Fi는 무선 LAN(WLAN)이라고 합니다.

그렇다면 왜 제가 5G LAN이 흥미롭다고 말하는 걸까요?

5G는 광범위한 셀룰러 네트워크이고, LAN은 소규모 지역 데이터 네트워크입니다. 이 두 기술은 서로 관련이 없어 보입니다.

다시 말해, 5G와 LAN은 각각은 누구나 다 아는 단어지만, 함께 쓰이면 조금 헷갈리죠?

5G LAN, 정확히 무엇일까요?

사실, 간단히 말해서 5G LAN은 5G 기술을 사용하여 단말기를 "그룹화"하고 "구축"하여 LAN 네트워크를 형성하는 것입니다.

요즘은 누구나 5G 스마트폰을 가지고 있죠. 5G 스마트폰을 사용하다 보면, 바로 옆에 있는 친구조차 스마트폰으로 찾을 수 없는 경험을 해보신 적이 있나요? 데이터가 이동통신사나 인터넷 서비스 제공업체의 서버를 거쳐 전송되기 때문에 서로 통신은 가능한 것입니다.

기지국의 경우, 모든 이동 단말기는 서로 "격리"되어 있습니다. 이는 보안상의 이유 때문이며, 각 전화기는 자체 채널을 사용하여 서로 간섭하지 않습니다.

반면 LAN은 특정 지역 내의 단말기(휴대폰, 컴퓨터 등)를 서로 연결하여 "그룹"을 형성합니다. 이는 단말기 간 데이터 전송을 용이하게 할 뿐만 아니라 외부 네트워크를 통한 데이터 전송을 줄여줍니다.

LAN에서 단말기는 MAC 주소를 기반으로 서로의 위치를 ​​파악하고 연결할 수 있습니다(레이어 2 통신). 외부 네트워크에 접속하려면 라우터를 설치하고 IP 주소를 통해 네트워크로의 입출력 라우팅도 수행할 수 있습니다(레이어 3 통신).

우리 모두가 알다시피, "4G는 우리의 삶을 바꾸고, 5G는 우리 사회를 바꿀 것"입니다. 현재 가장 주류적인 이동통신 기술인 5G는 "만물 인터넷과 수많은 회선과 수많은 산업의 디지털 혁신"이라는 사명을 짊어지고 있으며, 이를 위해 다양한 산업 분야의 사용자들이 서로 연결될 수 있도록 지원해야 합니다.

따라서 5G는 모든 단말기를 클라우드에 연결할 뿐만 아니라 단말기 간의 "근거리 연결"도 실현할 수 있습니다.

따라서 3GPP R16 표준에서는 5G LAN에 이러한 새로운 기능이 도입되었습니다.

5G LAN의 원리와 특징

5G 네트워크에서 관리자는 사용자 데이터베이스(UDM 네트워크 요소)의 데이터를 수정하고, 지정된 UE 번호와 ​​서비스 계약을 체결한 다음, 이들을 동일하거나 서로 다른 가상 네트워크 그룹(VN)으로 분류할 수 있습니다.

사용자 데이터베이스는 단말기 번호 VN 그룹 정보와 액세스 정책을 5G 코어 네트워크(5GC)의 관리 네트워크 요소(SMF, AMF, PCF 등)에 제공합니다. 관리 NE는 이러한 정보와 정책 규칙을 결합하여 다양한 LAN을 구성합니다. 이것이 바로 5G LAN입니다.

5G LAN은 레이어 2 통신(동일 네트워크 세그먼트 내 직접 접속)뿐만 아니라 레이어 3 통신(라우팅을 통한 네트워크 세그먼트 간 접속)도 지원합니다. 또한 유니캐스트, 멀티캐스트, 브로드캐스트를 모두 지원합니다. 요컨대, 상호 접속 방식이 매우 유연하고 네트워킹이 매우 간편합니다.

범위 측면에서 5G LAN은 동일한 UPF(5G 코어 네트워크의 미디어 측 네트워크 요소) 간 통신과 서로 다른 UPF 간 통신을 지원합니다. 이는 단말기 간 물리적 거리 제한을 허무는 것과 마찬가지입니다(베이징과 상하이도 통신할 수 있습니다).

특히 5G LAN 네트워크는 사용자의 기존 데이터 네트워크에 연결하여 플러그 앤 플레이 및 상호 접속이 가능합니다.

5G LAN의 응용 시나리오 및 장점

5G LAN은 지정된 5G 단말기 간의 그룹화 및 연결을 가능하게 하여 기업의 이동성이 뛰어난 LAN 네트워크 구축을 크게 용이하게 합니다. 많은 독자들이 "기존 Wi-Fi 기술로도 이동성이 이미 가능한데, 왜 5G LAN이 필요한가?"라고 질문할 것입니다.

걱정하지 마세요, 다음으로 넘어가죠.

5G LAN이 제공하는 로컬 네트워크는 기업, 학교, 정부 기관 및 가정이 지역 내 단말기와 더욱 원활하게 소통할 수 있도록 지원합니다. 사무실 네트워크에서도 활용 가능하지만, 5G LAN의 진정한 가치는 산업 단지의 생산 환경 혁신과 산업 제조, 항만 터미널, 에너지 광산 등 생산 기업의 기본 네트워크 혁신에 있습니다.

저희는 현재 산업인터넷을 추진하고 있습니다. 5G는 넓은 대역폭과 낮은 지연 시간을 자랑하는 우수한 무선 통신 기술로서, 산업 현장의 다양한 생산 요소를 무선으로 연결할 수 있기 때문에 산업 현장의 디지털화를 가능하게 할 것이라고 믿습니다.

산업 제조 분야를 예로 들어보겠습니다. 이전에는 자동화를 향상시키고 장비 제어를 위해 "산업용 버스" 기술을 사용했습니다. 이 기술은 종류가 매우 다양하여 "어디에나 있다"고 표현할 수 있습니다.

이후 이더넷과 IP 기술의 등장으로 업계에서는 이더넷의 발전과 함께 "산업용 이더넷"이라는 합의가 형성되었습니다. 오늘날 어떤 기업의 산업용 상호 연결 프로토콜이든 기본적으로 이더넷 기반입니다.

이후 산업체들은 유선 연결이 이동성을 너무 많이 제한한다는 사실을 발견했습니다. 기기 뒷면에 항상 "꼬임선"이 있어서 자유로운 움직임을 방해했기 때문입니다.

게다가 유선 연결 방식은 구축이 번거롭고, 공사 기간이 길며, 비용이 많이 든다. 장비나 케이블에 문제가 생길 경우 교체도 매우 느리다. 이러한 이유로 업계에서는 무선 통신 기술 도입을 고려하기 시작했다.

그 결과, 와이파이, 블루투스 등의 기술이 산업 분야에 도입되었다.

그렇다면 이전 질문으로 돌아가서, 와이파이가 있는데 왜 5G LAN을 사용하는 걸까요?

이유는 다음과 같습니다.

1. 와이파이 네트워크(특히 와이파이 4와 와이파이 5)의 성능은 5G만큼 좋지 않습니다.

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

커버리지 측면에서 5G는 Wi-Fi보다 넓은 영역을 커버하며 캠퍼스 전체를 더 잘 덮을 수 있습니다. 또한 5G는 기지국 간 전환 기능이 Wi-Fi보다 뛰어나 사용자에게 더욱 안정적인 네트워크 경험을 제공합니다.

2. 와이파이 네트워크 유지 관리 비용이 높습니다.

공원에 와이파이 네트워크를 구축하려면 기업은 배선 작업을 하고 장비를 직접 구매해야 합니다. 장비는 감가상각이 발생하고, 손상되면 교체해야 할 뿐만 아니라, 전문 인력이 유지 보수를 담당해야 합니다. 와이파이 장비가 많아 설정 작업 또한 번거롭습니다.

5G는 다릅니다. 통신 사업자가 구축하고 유지 관리하며 기업은 이를 임대합니다(Wi-Fi와 5G를 비교하는 것은 마치 방을 직접 짓는 것과 클라우드 컴퓨팅을 비교하는 것과 같습니다).

종합적으로 볼 때, 5G는 더욱 비용 효율적일 것입니다.

3. 5G LAN은 더욱 강력한 기능을 제공합니다.

앞서 5G LAN의 VN 그룹화에 대해 언급했습니다. 그룹화의 더욱 중요한 기능은 통신 격리 외에도 서로 다른 네트워크의 QoS(서비스 수준) 차별화를 실현하는 것입니다.

예를 들어, 기업은 사무실 네트워크, IT 시스템 네트워크, 그리고 OT 네트워크를 보유하고 있습니다.

OT는 운영 기술(Operational Technology)의 약자입니다. 선반, 로봇 팔, 센서, 계측기, AGV, 모니터링 시스템, MES, PLC 등과 같은 산업 환경 및 장비를 연결하는 네트워크입니다.

네트워크마다 요구되는 성능 조건이 다릅니다. 어떤 네트워크는 낮은 지연 시간을 요구하고, 어떤 네트워크는 높은 대역폭을 요구하며, 어떤 네트워크는 그보다 요구 조건이 낮습니다.

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

4. 5G LAN은 관리가 더 쉽고 보안이 더 강화되었습니다.

위에서 언급했듯이, 이동통신사의 5G UDM nes에서 사용자 서명 데이터를 수정하여 사용자를 VN 그룹으로 묶을 수 있습니다. 그렇다면 단말기의 그룹 정보(가입, 삭제, 변경)를 변경할 때마다 이동통신사 고객센터에 방문해야 하는 건가요?

당연히 아니죠.

5G 네트워크에서는 통신 사업자가 인터페이스 개발을 통해 기업 네트워크 관리자에게 수정 권한을 부여하여 셀프 서비스 수정을 가능하게 할 수 있습니다.

물론 기업은 자체적인 필요에 따라 사설 네트워크 정책을 설정할 수도 있습니다.

데이터 연결을 설정할 때 기업은 권한 부여 및 인증 메커니즘을 설정하여 VN 그룹을 엄격하게 관리할 수 있습니다. 이러한 보안 방식은 Wi-Fi보다 훨씬 강력하고 편리합니다.

5G LAN 사례 연구

구체적인 네트워킹 사례를 통해 5G LAN의 장점을 살펴보겠습니다.

우선, 제조 기업은 자체 작업장, 생산 라인(또는 선반)을 보유하고 있으며, 네트워크를 통해 PLC와 PLC 제어 장치를 연결해야 합니다.

각 조립 라인에는 많은 장비가 있으며, 그중 일부는 독립적으로 작동합니다. 조립 라인의 모든 제품에 5G 모듈을 설치하는 것이 이상적이지만, 현재로서는 비용이 상당히 많이 들 것으로 보입니다.

5G 산업용 게이트웨이 또는 5G CPE를 도입하면 비용 효율성을 향상시킬 수 있습니다. 유선 연결 시에는 유선 포트(이더넷 포트 또는 PLC 포트)에 연결하고, 무선 연결 시에는 5G 또는 Wi-Fi에 연결할 수 있습니다.

5G가 5G LAN을 지원하지 않는 경우(R16 이전 버전), PLC와 PLC 컨트롤러 간의 연결을 구현하는 것도 가능합니다. 그러나 전체 5G 네트워크는 IP 주소 기반의 레이어 3 프로토콜이며, 단말기 주소 또한 IP 주소이므로 레이어 2 데이터 전송을 지원하지 않습니다. 종단 간 통신을 구현하려면 양측에 AR(액세스 라우터)을 추가하여 터널을 구축하고, 산업용 레이어 2 프로토콜을 터널 내에 캡슐화하여 상대방에게 전송해야 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 비용은 엄청날 것입니다.

5G LAN 도입 이후, 5G 네트워크는 레이어 2 프로토콜의 직접 전송을 지원하므로 AR 라우터가 더 이상 필요하지 않습니다. 동시에 5G 네트워크는 IP 주소가 없는 단말기에도 경로를 제공할 수 있으며, UPF는 단말기의 MAC 주소를 인식할 수 있습니다. 전체 네트워크는 최소한의 단일 계층 네트워크로 구성되어 레이어 2에서 서로 통신할 수 있게 됩니다.

5G LAN의 플러그 앤 플레이 기능은 고객의 기존 네트워크에 완벽하게 통합되어 기존 네트워크에 미치는 영향을 최소화하고, 번거로운 개조 및 업그레이드 없이 많은 비용을 절감할 수 있습니다.

거시적인 관점에서 볼 때, 5G LAN은 5G와 이더넷 기술의 결합입니다. 향후 이더넷 기술 기반의 TSN(시간 민감형 네트워크) 기술 발전은 5G LAN의 도움 없이는 불가능할 것입니다.

주목할 만한 점은 5G LAN이 단지 내부 네트워크 구축에 도움이 될 뿐만 아니라, 기업의 기존 전용 회선 네트워크를 보완하여 여러 지역에 위치한 지점들을 연결하는 데에도 활용될 수 있다는 것입니다.

5G LAN용 모듈

보시다시피, 5G LAN은 다양한 산업 분야에서 5G를 위한 중요한 혁신 기술입니다. 더욱 강력한 5G 사설 네트워크 통신을 구축하여 고객이 디지털 전환 및 업그레이드를 가속화할 수 있도록 지원합니다.

5G LAN을 더욱 효과적으로 구축하기 위해서는 네트워크 측 업그레이드 외에도 5G 모듈 지원이 필요합니다.

유니그룹 장루이는 5G LAN 기술의 상용화 과정에서 업계 최초로 5G R16 Ready 기지국 칩 플랫폼인 V516을 출시했습니다.

이 플랫폼을 기반으로 중국 최고의 모듈 제조업체인 퀘텔(Quectel)은 RG500U, RG200U, RM500U 및 기타 LGA, M.2, Mini PCIe 패키지 모듈을 포함하여 5G LAN 기술을 지원하는 다수의 5G 모듈을 성공적으로 개발하고 상용화했습니다.