5G LAN标准及现状

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随着通信技术的发展，各行各业对网络的可靠性、确定性等提出了更高的需求。5G LAN作为3GPP R16标准定义的关键特性之一，具有组建灵活、直接互通等特性，在网络部署、网络确定性、uRLLC 等方面表现优异，在推动工业互联网 IT/OT 深度融合、助力全连接工厂建设中发挥着重要作用。

5G LAN概念

5G LAN就是利用 5G 技术，将终端进行“分组”、“建群”，组成一个 LAN 网络。大家在使用 5G 手机的时候，即便你和朋友离得再近，你的手机都是无法搜索到对方。对于基站来说，所有的手机终端之间，都是“隔离”的。这是基于安全考虑，手机各自使用各自的信道，互不干扰。

而LAN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）。

“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，推出了 5G LAN 这个新特性功能。

5G LAN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 支持层二通信（相同网段，互相直接访问），同时支持层三通信（跨网段，借助路由）。5G LAN 支持单播，也支持组播和广播。

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）。

5G LAN标准进展

从R16到R18的演进过程中，5G LAN的功能和性能不断得到增强和完善。从最初的5G LAN基本场景，到R17的5G LAN计费和R18的5G LAN组跨SMF、组播优化、组管理/组通信扩展等，5G LAN的能力得到了极大提升。R18是5G LAN的增强版本，预计2024年第一季度冻结，主要在以下方面进行了改进。

组成员流量特征和性能监控层面能力开放

如图1所示，这些特性对于工业用户来说非常重要，因为他们对网络和业务的运行状态更加关注。这意味着在5G网络中，工业用户可以获得更多的业务流和性能统计数据，从而更好地了解网络和业务的实时状态。此外，R18 5G LAN还支持实时性能监控和告警，以及高级的日志分析和故障排除功能，这些功能可以提高网络的可靠性和稳定性。总的来说，R18 5G LAN为工业用户提供了强大的网络管理和监控工具，以确保他们的业务能够顺利运行。

图1 R18 5G LAN的组成员流量特征和性能监控层面能力开放特性

跨SMF管理VN Group

如图2所示，这项特性可以有效地解决R16遗留的问题。在R16中，一个VN Group只能被一个SMF管理，这导致容灾能力不足，一旦该SMF出现问题，整个VN Group都会受到影响。为了解决这个问题，R18引入了跨SMF管理VN Group的功能，多个SMF可以同时管理一个VN Group，从而提高了系统的可用性、容灾能力和稳定性。在SMF出现故障时自动切换到其他可用的SMF上，从而保证整个VN Group的运行不受影响，为工业用户带来更加可靠和高效的网络服务。

图2 R18 5G LAN的跨SMF管理VN Group特性

跨VN Group通信

如图3所示，该项特性可以帮助用户建立一个完整的用户网络，将多个群组连接起来实现互联互通。在工业应用场景中，常常需要建立多个群组进行流控制、管理和诊断等工作，该特性提高了系统的可用性和灵活性。

图3 R18 5G LAN的跨VN Group通信

组管理和组状态上报增强

如图4所示，该特性可以帮助工业用户实现对组内用户和业务流的精细化管理，提高网络的服务质量和稳定性。在工业应用场景中，通常需要对组内的用户和业务流进行精细化管理，以满足不同业务的需求。具体来说，R18 5G LAN可以对组内的用户和业务流进行精细化管理，包括用户认证、权限管理、QoS控制等。此外，R18 5G LAN还可以实时上报组内的状态信息，如流量、延迟、带宽等，以帮助工业用户监控和优化网络性能。该特性可以提高网络的服务质量和稳定性，通过实时上报组内状态信息，用户可以更加准确地监测和优化网络性能，从而满足不同业务的需求。