Предлагаме на вашето внимание кратък преглед на новата архитектура на Huawei - HiCampus, която се основава на напълно безжичен достъп за потребителите, IP + POL и интелигентна платформа върху физическата инфраструктура.
В началото на 2020 г. представихме две нови архитектури, които преди бяха използвани изключително в Китай. За HiDC, който е предназначен основно за внедряване на инфраструктура на центрове за данни, вече беше публикуван на Habré през пролетта . Сега нека хвърлим общ поглед върху HiCampus, архитектура с по-широк профил.
Защо имате нужда от HiCampus?
Вълнението от събития, които пандемията и съпротивата срещу нея доведоха, волю или неволю, накараха мнозина бързо да стигнат до разбирането, че кампусите са основата на един нов интелектуален свят. Общата дума „кампус“ включва не само офис площи, но и изследователски институти, лаборатории, университети заедно със студентски кампуси и др.
Само в Русия Huawei има над хиляда разработчици към средата на 2020 г. Освен това след две-три години те ще бъдат приблизително пет пъти повече. И те са съсредоточени точно в кампуси, където трябва да им предоставим безпроблемно обслужване при поискване, без да ги караме да чакат.
Всъщност за крайния потребител HiCampus е наистина, на първо място, по-удобна работна среда от преди. Той помага на бизнеса да повиши ефективността на производството, а освен това се оказва по-лесен за работа.
Междувременно има все повече и повече потребители в кампуси и те имат все повече и повече устройства. Добре е, че не всяко яке все още е оборудвано с Wi-Fi модул: „умното облекло“ все още е любопитство, но е възможно скоро да влезе в широка употреба. В резултат на това, без радикални технологични промени, качеството на услугата в мрежата намалява. Нищо чудно: потреблението на трафик се увеличава, потреблението на енергия расте, а новите услуги изискват все повече и повече ресурси от различни видове. Междувременно собствениците на фирми и бордовете на директорите, често вдъхновени от скоростта, с която се извършва дигитална трансформация около тях, включително сред техните конкуренти, искат нови възможности - бързо и евтино („Какво, нямаме видеонаблюдение с разпознаване на лица в нашия офис? Защо?!"). Освен това днес те очакват синергичен ефект от мрежовата инфраструктура: разгръщането на мрежа само в името на мрежата вече не се приема и не е в духа на времето.
Това са проблемите, които HiCampus е предназначен да реши. Различаваме три секции, всяка от които носи своите предимства на архитектурата. Изброяваме ги в ред от по-ниско към по-високо:
- напълно безжичен;
- всички оптични;
- интелектуален.
Напълно безжично рязане
Основата на изцяло безжичното решение е продуктовото решение на Huawei, базирано на шесто поколение Wi-Fi. В сравнение с Wi-Fi 5, той позволява четворна увеличете броя на едновременно свързаните потребители и облекчете „жителите“ на кампуса от необходимостта да се свързват към мрежата „чрез кабел“ навсякъде.
Новата продуктова линия AirEngine, върху която е изградена безжичната среда HiCampus, включва точки за достъп (AP) за различни сценарии: за индустриална употреба с IoT, за използване на открито. Дизайнът, размерите и методите за монтиране на устройства също позволяват всички възможни случаи на употреба.
Дължим иновациите в TD, например, увеличен брой антени за приемане (сега има 16 от тях) на нашия център за развитие в Тел Авив: нашите колеги, работещи там, донесоха голяма част от предишния си опит в подобряването на WiMAX и 6G мрежите Wi-Fi 5, благодарение на което успяха сериозно да оптимизират латентността и пропускателната способност на AirEngine точките. В резултат на това успяхме да гарантираме пропускателна способност от поне определено ниво за всеки клиент: фразата „100 Mbit/s навсякъде“ не е празна фраза в нашия случай.
Как се случи това? Нека се обърнем накратко към теорията тук. Според теоремата на Шанън пропускателната способност на точка за достъп се определя от (а) броя на пространствените потоци, (б) честотната лента и съотношението сигнал/шум. Huawei направи модификации в сравнение с предишни продукти и по трите точки. По този начин нашите AP могат да се формират до 12 пространствени потока - един път и половина повече от топ моделите на други доставчици. В допълнение, те могат да поддържат осем 160 MHz широки пространствени потока срещу, в най-добрия случай, осем 80 MHz потока от конкуренти. И накрая, благодарение на технологията Smart Antenna, нашите точки за достъп демонстрират значително по-голяма устойчивост на смущения и по-високи нива на RSSI, когато са получени от клиента.
В края на 2019 г. нашите колеги от Тел Авив получиха най-високото отличие в компанията именно защото успяха да постигнат съотношение сигнал/шум (SNR), по-високо от това на друг известен американски производител на чип, поддържащ Wi-Fi Fi 802.11ax. Резултатът е постигнат както чрез използването на нови материали, така и с помощта на по-усъвършенствана алгоритмична база, вградена в процесора. Оттук и другите предимства на Wi-Fi 6 „както се интерпретира от Huawei“. По-специално е внедрен многопотребителски MIMO механизъм, благодарение на който могат да бъдат разпределени до осем пространствени потока на потребител; MU-MIMO е проектиран да използва целия ресурс на антената на точката за достъп при предаване на информация към клиенти. Разбира се, осем потока наведнъж няма да бъдат присвоени на нито един смартфон, но на лаптоп от последно поколение или VR комплекс за индустриални цели - доста добре.
Така с 16 пространствени потока на физическия слой е възможно да се постигнат 10 Gbit/s на точка. На ниво трафик на приложението ефективността на средата за предаване на данни ще бъде 78–80%, или около 8 Gbit/s. Нека направим резервация, че това е вярно в случай на работа на 160 MHz канали. Разбира се, Wi-Fi 6 е предназначен предимно за масови връзки и ако има десетки от тях, тогава всяка отделна връзка няма да бъде толкова висока скорост.
В лабораторни условия ние многократно проведохме тестове с помощта на помощната програма за натоварване iPerf - и записахме, че две хай-енд точки на Huawei от линията AirEngine, използвайки осем пространствени потока с ширина 160 MHz всеки, обмен на данни на ниво приложение със скорост около 8,37 Gbit/s. Трябва да се направи забележка: да, те имат специален фърмуер, предназначен да разкрие потенциала на оборудването по време на тестване, но фактът си остава факт.
Между другото, Huawei управлява съвместна лаборатория за валидиране в Русия с богат парк от Wi-Fi оборудване. Преди това използвахме устройства с M.2 чипове от други производители в него, но сега показваме производителността на Wi-Fi 6 на телефони от собствено производство, например P40.
Илюстрациите по-горе показват, че един структурен блок, от които има четири в точката за достъп, съдържа и четири елемента - общо 16 предавателно-приемателни антени, работещи в динамичен режим. Що се отнася до формирането на лъча, благодарение на използването на по-голям брой антени върху елемент, е възможно да се формира по-тесен и по-дълъг лъч и да се „насочва” клиента по-надеждно, осигурявайки му подобрено потребителско изживяване.
Благодарение на използването на допълнителни патентовани материали се постигат високи електрически характеристики на самата антена. Това води до по-нисък процент на загуби на сигнал и много по-добри параметри на отразяване на сигнала.
В нашите лаборатории многократно сме провеждали тестове, за да сравним силата на сигнала на точките за достъп при едно и също разстояние на покритие. Илюстрацията по-горе показва, че две точки за достъп, поддържащи Wi-Fi 6, са инсталирани на стативи: едната (червена) със смарт антени от Huawei, другата без тях. Разстоянието от точката до телефона и в двата случая е 13 м. При равни други условия - същият честотен диапазон е 5 GHz, честотата на канала е 20 MHz и т.н., средно разликата в силата на сигнала между устройствата е 3 dBm, а предимството е на страната на точката Huawei.
Вторият тест използва същите Wi-Fi 6 точки, същия обхват от 20 MHz, същото прекъсване от 5 GHz. На разстояние от 13 м няма съществена разлика, но щом удвоим разстоянието, показателите се разминават почти с порядък (7 dBm) - в полза на нашия AirEngine.
Използвайки 5G технологиите - DynamicTurbo, благодарение на които трафикът от VIP потребители се приоритизира въз основа на безжичната среда, ние постигаме услуга, която никога досега не е виждана в Wi-Fi среда (например топ мениджърът на компанията няма да пита редовно защо той има тази слаба връзка). Досега те бяха почти изключително домейн на света на кабелните мрежи - TDM или IP Hard Pipe, с подчертани MPLS тунели.
Wi-Fi 6 също вдъхва живот на концепцията за безпроблемен роуминг. Всичко това се дължи на факта, че механизмът за миграция между точките е променен: първо потребителят се свързва с новата и едва след това се разграничава от старата. Тази иновация има благоприятен ефект върху функционирането в сценарии като телефония през Wi-Fi, телемедицина и автомобилостроене, а именно работата на автономни роботи, дронове и др., за които е изключително важно да поддържат непрекъсната връзка с контролния център.
Минивидеото по-горе показва по закачлив начин напълно модерен случай на използване на Wi-Fi 6 от Huawei. Кучето в червения гащеризон има VR очила, „закачени“ към точката AirEngine, които превключват бързо и осигуряват минимални забавяния при трансфера на информация. Друго куче имаше по-малко късмет: подобни очила, поставени на главата му, са свързани с TD на друг доставчик (по етични причини, разбира се, няма да го назовем) и въпреки че прекъсванията и забавянията не са фатални, те пречат на наслагване на виртуалната среда върху заобикалящото пространство в реалното време.
Вътре в Китай архитектурата се използва с цялата си мощ. Около 600 кампуса са изградени с помощта на неговите решения, добра половина от които отговарят на принципите на HiCampus от началото до края.
Както показва практиката, най-ефективното използване на HiCampus е за сътрудничество в офис пространства, в „умни фабрики“ с техните мобилни автономни роботи - AGV, както и на многолюдни места. Например на международното летище в Пекин, където е разгърната Wi-Fi 6 мрежа, предоставяща безжични услуги на пътниците на цялата територия; Освен всичко друго, благодарение на инфраструктурата на кампуса, летището успя да намали времето за чакане на опашка с 15% и да спести 20% от персонала.
Пълна оптична кройка
Все по-често изграждаме кампуси по нов модел - IP + POL, а съвсем не се подчиняват на повелята на капризите на технологичната мода. Доминиращият преди това подход, при който при разполагане на мрежова инфраструктура в сграда, ние опънахме оптика до пода и след това я окабелихме с мед, наложи сериозни ограничения върху архитектурата. Достатъчно е, че ако е необходимо надграждане, трябва да се промени почти цялата среда на нивото на пода. Самият материал, медта, също не е идеален: както от гледна точка на пропускателната способност, така и от гледна точка на жизнения цикъл и от гледна точка на по-нататъшното развитие на околната среда. Разбира се, медта беше разбираема за всички и направи възможно създаването на прости мрежови решения бързо и евтино. В същото време, по отношение на общата цена на притежание и потенциала за надграждане на мрежата, медта губи от оптиката през 2020 г.
Превъзходството на оптиката е особено очевидно, когато е необходимо да се планира дълъг жизнен цикъл на инфраструктурата (и да се оценят разходите за това за дълго време), както и когато тя е изправена пред сериозна еволюция. Например, изисква се 4K камери и 8K телевизори или други цифрови означения с висока разделителна способност постоянно да функционират в околната среда. В такива ситуации най-разумното решение би било да се използва изцяло оптична мрежа, използваща оптични комутатори. Преди това спиращият фактор при избора на такъв модел на изграждане на кампус беше малкият брой крайни терминали - оптични мрежови единици (ONU). Понастоящем не само потребителските машини предлагат възможност за свързване чрез терминали към оптична мрежа. Трансивър, работещ с POL мрежа, се поставя в същата Wi-Fi точка и получаваме безжична услуга чрез високоскоростна оптична мрежа.
По този начин можете напълно да внедрите Wi-Fi 6 с малко усилия: настройте IP + POL мрежа, свържете Wi-Fi към нея и лесно увеличете производителността. Единственото нещо е, че в случай на Wi-Fi точки е необходимо локално захранване. Иначе нищо не ни пречи да увеличим мрежата до 10 или 50 Gbit/s.
Разгръщането на изцяло оптични мрежи има смисъл в различни ситуации. Например, за тях е трудно да си представят алтернатива в стари къщи с големи разстояния. Ако никога не сте ремонтирали сграда в центъра на Москва, тогава повярвайте ми, имате голям късмет: обикновено всички кабелни проходи в такива сгради са запушени и за да организирате разумно локална мрежа, понякога трябва да направите всичко от драскотина. В случай на POL решение можете да поставите оптичен кабел, да го разпределите с разклонители и да създадете модерна мрежа.
Същото важи и за учебни заведения със сгради със стара архитектура, хотелски комплекси и огромни сгради, включително летища.
Водени от принципа практикувай това, което проповядваш, ние започнахме със себе си в организирането на мрежови среди, използвайки модела IP LAN + POL. Завършен преди година и половина, огромният кампус на Huawei на езерото Соншан (Китай) с обща площ от повече от 1,4 милиона m² е един от първите случаи на внедряване на архитектурата HiCampus; неговите сгради, между другото, възпроизвеждат по своя външен вид известни паметници на европейската архитектура. Напротив, всичко вътре е максимално модерно.
От централната сграда оптичните линии се отклоняват към съседните, „предметни“ кампуси, където от своя страна те също се разпределят по етажи и т.н. Wi-Fi 6 точки за достъп, покриващи цялата територия, съответно „седят“ на оптиката.
Кампусът разполага с цял набор от услуги, които изискват стабилна високоскоростна връзка, включително видеонаблюдение с помощта на камери с висока разделителна способност. Те обаче служат не само за видеонаблюдение. Дигитална платформа на входа на кампуса чрез същите тези камери той идентифицира служителя по лицето, след което поставя неговия RFID бадж на терминала за достъп и едва след успешна автентификация по два критерия вратите ще бъдат отворени и той ще получи достъп до безжична мрежа и цифрови услуги на кампуса; той няма да може да се промъкне вътре с нечия друга значка. В допълнение, услугата VDI (облачен работен плот), система за конферентни разговори и много други услуги, базирани на Wi-Fi 6 с оптична връзка, са налични в целия комплекс.
Използването на изцяло мрежови оптични решения, наред с други неща, спестява много място и изисква много по-малко хора, за да ги поддържат. Така, според нашата статистика, средно инвестициите в инфраструктура намаляват с 40% благодарение на оптичния слой.
Напълно интелигентен срез
В допълнение към физическите решения, свързани с оптични и безжични медии за предаване на данни, HiCampus е тясно интегриран с интелигентната платформа Horizon, която служи за целите на цифровата трансформация и ви позволява да извлечете повече стойност от инфраструктурата.
За задачи, свързани със самата инфраструктура, се използва основният слой за управление на платформата .
Първата му цел е да използва технологии за машинно обучение за наблюдение на мрежата. По-специално, ML алгоритмите направиха възможно внедряването на модула CampusInsight O&M 1-3-5 в iMaster NCE: в рамките на една минута се получава информация за грешка, три минути се изразходват за нейната обработка, след пет минути се елиминира (за повече подробности, вижте нашата статия ""). По този начин се коригират не по-малко от 75–90% от възникналите грешки.
Втората задача е по-интелигентна - да се интегрират различни услуги, свързани с „интелигентния кампус“ (същият мрежов контрол, видеонаблюдение и др.).
Когато мрежовата инфраструктура има няколко десетки точки за достъп и няколко контролера, нищо не ви пречи да улавяте трафик от тях и да го анализирате ръчно с помощта на Wireshark. Но когато има хиляди точки, десетки контролери и цялото това оборудване е разпръснато на голяма площ, отстраняването на проблеми става много по-трудно. За да опростим задачата, разработихме решението iMaster NCE CampusInsight (имахме отделен ). С негова помощ, чрез натрупване на информация от устройства - Layer-1 / Layer-4 пакети - можете бързо да намерите грешки в мрежовата среда.
Процесът изглежда така: Платформата, например, ни показва, че потребителят не се справя добре с радио удостоверяването. Тя анализира и посочва на коя стъпка е възникнал проблемът. И ако е свързано със средата, тогава платформата ще ни предложи да разрешим проблема (бутонът Разреши се появява в интерфейса). Видеоклипът по-долу показва как системата получава известие, че е настъпило отхвърляне на RADIUS: най-вероятно или потребителят е въвел паролата неправилно, или паролата е променена. По този начин, без неистови опити да разберете какво се случва, е възможно да спестите много време; за щастие всички данни се запазват и фонът на конкретен сблъсък е лесен за изучаване.
Често срещана история: собственик на компания или технически директор идва при вас и се оплаква, че някой важен човек в офиса ви вчера не е успял да се свърже с безжичната мрежа. Трябва да разрешим проблема. Вероятно рискувате да загубите тримесечния бонус. В нормална ситуация е невъзможно да се реши проблемът, без да се намери същият VIP потребител. Но какво ще стане, ако това е някой топ мениджър или заместник-министър, с когото не е лесно да се срещнеш, още по-малко да му поискаш смартфон, за да разбереш проблема? Продукт на Huawei, който използва нашето разпространение на големи данни FusionInsight, помага да се избегнат подобни ситуации, което съхранява цялото натрупано количество знания за случващото се в мрежата, благодарение на което чрез ретроспективен анализ може да се достигне до произхода на всеки проблем.
Устройствата и тяхната свързаност са важни. Но за изграждането на наистина „умен“ кампус е необходима софтуерна добавка.
На първо място, HiCampus използва облачна платформа върху физическия слой. Тя може да бъде частна, публична или хибридна. Това от своя страна е наслоено с услуги за работа с данни. Целият този набор от софтуер е цифрова платформа. От концептуална гледна точка се основава на принципите на Relationship, Open, Multi-Ecosystem, Any-Connect - накратко ROMA (ще има и отделен уебинар и публикация за тях и платформата като цяло). Осигурявайки връзки между компонентите на средата, Horizon я прави по-холистична, което се потвърждава допълнително както в бизнес показателите, така и в комфорта на потребителите.
От своя страна Huawei IOC (Intelligent Operation Center) е проектиран да следи „здравето“ на кампуса, енергийната ефективност и сигурността и най-важното, дава общ преглед на случващото се в кампуса. Например, благодарение на схемата за визуализация (вж. ) ще бъде ясно, че камерата е реагирала на някакъв тревожен фактор и можете незабавно да получите снимка от нея. Ако внезапно възникне пожар, с помощта на RFID сензори е лесно да се провери дали всички хора са напуснали помещенията.
И благодарение на факта, че допълнителни модули, които работят чрез RFID, ZigBee или Bluetooth, могат да бъдат свързани към точки за достъп на Huawei, не е трудно да се създаде среда, която чувствително да следи ситуацията в кампуса и да сигнализира за различни проблеми. Освен това IOC улеснява инвентаризацията на активите в реално време и като цяло работата с кампуса като интелигентна единица разкрива много възможности.
Разбира се, отделни доставчици на пазара могат да предоставят някои решения, подобни на тези, включени в HiCampus, например изцяло оптичен достъп. Никой обаче няма холистична архитектура, чиито основни предимства се опитахме да разкрием в публикацията.
И накрая ще добавим, че можете да научите повече за нашите решения за интелигентен кампус и дори да изпробвате някои от тях на уебсайта на нашия проект .
***
И не забравяйте за нашите многобройни уебинари, провеждани не само в рускоезичния сегмент, но и на глобално ниво. Списък с уебинари за следващите седмици е достъпен на .
Източник: www.habr.com