Upozorňujeme na stručný přehled nové architektury Huawei – HiCampus, která je založena na zcela bezdrátovém přístupu pro uživatele, IP + POL a inteligentní platformě nad fyzickou infrastrukturou.
Na začátku roku 2020 jsme představili dvě nové architektury, které se dříve používaly výhradně v Číně. O HiDC, které je určeno především pro nasazení infrastruktury datových center, bylo na Habré zveřejněno již na jaře . Nyní se podívejme obecně na HiCampus, architekturu širšího profilu.
Proč je potřeba HiCampus
Příval událostí, které pandemie a odpor vůči ní způsobily, chtě nechtě, přiměl mnohé k tomu, aby rychle pochopili, že školní areály jsou základem nového intelektuálního světa. Obecné slovo „kampus“ zahrnuje nejen kancelářské prostory, ale také výzkumné ústavy, laboratoře, univerzity spolu se studentskými kampusy a další.
Jen v Rusku má Huawei k polovině roku 2020 přes tisíc vývojářů. Navíc za dva až tři roky jich bude přibližně pětkrát více. A soustředí se právě na kampusy, kde jim musíme zajistit bezproblémový servis na vyžádání, aniž bychom je nechali čekat.
Pro koncového uživatele je HiCampus ve skutečnosti především pohodlnějším pracovním prostředím než dříve. Pomáhá podnikům zvýšit efektivitu výroby a navíc se pro ně ukazuje jednodušší provoz.
Mezitím je na univerzitách stále více uživatelů a mají stále více zařízení. Je dobře, že ne každá bunda je ještě vybavena Wi-Fi modulem: „chytré oblečení“ je stále kuriozitou, ale je možné, že se brzy rozšíří. V důsledku toho se bez radikálních technologických změn snižuje kvalita služeb v síti. Není divu: spotřeba dopravy roste, spotřeba energie roste a nové služby vyžadují stále více zdrojů různého druhu. Mezitím majitelé firem a správní rady, často inspirovaní tempem, kterým kolem nich probíhá digitální transformace, a to i mezi jejich konkurenty, chtějí nové příležitosti – rychle a levně („Cože, nemáme video dohled s rozpoznáním obličeje v naší kanceláři? Proč?! "). Dnes navíc od síťové infrastruktury očekávají synergický efekt: nasazování sítě jen pro samotnou síť už není akceptováno a není to v duchu doby.
Toto jsou problémy, které má HiCampus řešit. Rozlišujeme tři sekce, z nichž každá přináší do architektury své výhody. Uvádíme je v pořadí od nižšího k vyššímu:
- zcela bezdrátové;
- všechny optické;
- intelektuální.
Zcela bezdrátový střih
Základem zcela bezdrátového střihu je produktové řešení Huawei založené na Wi-Fi šesté generace. Oproti Wi-Fi 5 umožňuje čtyřikrát zvýšit počet současně připojených uživatelů a osvobodit „obyvatele“ kampusu od nutnosti připojovat se k síti „po drátě“ kdekoli.
Nová produktová řada AirEngine, na které je postaveno bezdrátové prostředí HiCampus, zahrnuje přístupové body (AP) pro různé scénáře: pro průmyslové použití s IoT, pro venkovní použití. Konstrukce, rozměry a způsoby montáže zařízení rovněž umožňují všechny myslitelné případy použití.
Za inovace v TD, například za zvýšený počet antén pro příjem (nyní je jich 16), vděčíme našemu vývojovému centru v Tel Avivu: naši kolegové, kteří tam pracují, přinesli mnoho ze svých předchozích zkušeností se zlepšováním sítí WiMAX a 6G. Wi-Fi 5, díky kterému dokázali vážně optimalizovat latenci a propustnost bodů AirEngine. Díky tomu jsme mohli každému klientovi garantovat propustnost minimálně dané úrovně: fráze „všude 100 Mbit/s“ není v našem případě prázdná fráze.
Jak se to stalo? Vraťme se zde krátce k teorii. Podle Shannonova teorému je propustnost přístupového bodu určena (a) počtem prostorových toků, (b) šířkou pásma a poměrem signálu k šumu. Huawei provedl úpravy ve srovnání s předchozími produkty ve všech třech bodech. Naše AP jsou tedy schopné formování až 12 prostorových proudů — jedenapůlkrát více než u top modelů jiných prodejců. Kromě toho mohou podporovat osm 160 MHz širokých prostorových toků oproti, v nejlepším případě, osmi 80 MHz tokům od konkurence. A konečně, díky technologii Smart Antenna naše přístupové body vykazují výrazně vyšší toleranci rušení a vyšší úrovně RSSI, když je přijme klient.
Na konci roku 2019 získali naši kolegové z Tel Avivu nejvyšší ocenění v rámci společnosti právě proto, že se jim na čipu podporujícím Wi- Fi 802.11ax. Výsledek byl dosažen jak použitím nových materiálů, tak pomocí pokročilejší algoritmické báze zabudované v procesoru. Odtud plynou další výhodné aspekty Wi-Fi 6 „jak je interpretuje Huawei“. Konkrétně byl implementován víceuživatelský MIMO mechanismus, díky kterému lze na jednoho uživatele alokovat až osm prostorových toků; MU-MIMO je navrženo tak, aby využívalo celý anténní zdroj přístupového bodu při přenosu informací ke klientům. Osm streamů najednou samozřejmě nebude přiřazeno žádnému smartphonu, ale notebooku nejnovější generace nebo VR komplexu pro průmyslové účely – celkem dobře.
S 16 prostorovými toky na fyzické vrstvě je tedy možné dosáhnout 10 Gbit/s na bod. Na úrovni aplikačního provozu bude účinnost média pro přenos dat 78–80 %, tedy asi 8 Gbit/s. Udělejme si výhradu, že to platí v případě provozu 160 MHz kanálů. Wi-Fi 6 je samozřejmě určena především pro masová připojení, a pokud jich budou desítky, tak každé jednotlivé připojení nebude tak nebetyčné.
V laboratorních podmínkách jsme opakovaně prováděli testy pomocí utility iPerf load – a zaznamenali jsme, že dva hi-endové body Huawei z řady AirEngine pomocí osmi prostorových streamů o šířce 160 MHz každý, vyměňovat data na aplikační úrovni rychlostí cca 8,37 Gbit/s. Nutno podotknout: ano, mají speciální firmware, navržený tak, aby odhalil potenciál zařízení během testování, ale faktem zůstává.
Mimochodem, Huawei provozuje Joint Validation Lab v Rusku s rozsáhlou flotilou Wi-Fi zařízení. Dříve jsme v něm používali zařízení s čipy M.2 od jiných výrobců, ale nyní ukazujeme výkon Wi-Fi 6 na telefonech vlastní výroby, například P40.
Výše uvedené ilustrace ukazují, že jeden konstrukční blok, z nichž jsou v přístupovém bodu čtyři, obsahuje také čtyři prvky – celkem 16 vysílacích a přijímacích antén pracujících v dynamickém režimu. Co se týče beamformingu, díky použití většího počtu antén na prvku je možné zformovat užší a delší paprsek a spolehlivěji „navést“ klienta a poskytnout mu tak lepší uživatelský zážitek.
Díky použití dalších patentovaných materiálů je dosaženo vysokého elektrického výkonu samotné antény. To má za následek nižší procento ztrát signálu a mnohem lepší parametry odrazu signálu.
V našich laboratořích jsme opakovaně prováděli testy, abychom porovnali sílu signálu přístupových bodů ve stejné vzdálenosti pokrytí. Výše uvedený obrázek ukazuje, že na stativech jsou nainstalovány dva AP podporující Wi-Fi 6: jeden (červený) s chytrými anténami od Huawei, druhý bez nich. Vzdálenost od bodu k telefonu je v obou případech 13 m. Ostatní věci jsou stejné - stejný frekvenční rozsah je 5 GHz, frekvence kanálu je 20 MHz atd. - v průměru je rozdíl v síle signálu mezi zařízeními 3 dBm a výhoda je na straně Huawei.
Druhý test používá stejnou Wi-Fi 6 bodů, stejný rozsah 20 MHz, stejné omezení 5 GHz. Na vzdálenost 13 m není žádný výrazný rozdíl, ale jakmile zdvojnásobíme vzdálenost, ukazatele se rozcházejí téměř o řád (7 dBm) - ve prospěch našeho AirEngine.
Pomocí technologií 5G – DynamicTurbo, díky kterému je provoz od VIP uživatelů upřednostňován na základě bezdrátového prostředí, dosahujeme služby, která v prostředí Wi-Fi dosud nebyla k vidění (např. top manažer společnosti se nebude pravidelně ptát proč má tak slabé spojení). Až dosud byly téměř výhradně doménou světa kabelových sítí – buď TDM, nebo IP Hard Pipe, se zvýrazněnými tunely MPLS.
Wi-Fi 6 také oživuje koncept bezproblémového roamingu. To vše díky tomu, že byl upraven mechanismus migrace mezi body: nejprve se uživatel připojí k novému a teprve poté se odpojí od starého. Tato inovace má příznivý vliv na fungování ve scénářích, jako je telefonování přes Wi-Fi, telemedicína a automobilový průmysl, konkrétně práce autonomních robotů, dronů atd., pro které je klíčové udržovat nepřetržité spojení s řídicím centrem.
Minivideo výše ukazuje hravou formou zcela moderní případ použití Wi-Fi 6 od Huawei. Pes v červené kombinéze má VR brýle „zaháknuté“ na bod AirEngine, který se rychle přepíná a zajišťuje minimální zpoždění v přenosu informací. Jiný pes měl méně štěstí: podobné brýle umístěné na jeho hlavě jsou propojeny s TD jiného dodavatele (z etických důvodů je samozřejmě nebudeme jmenovat), a přestože přerušení a lagy nejsou fatální, narušují překrytí virtuálního prostředí na okolní prostor v reálném čase.
Uvnitř Číny se architektura používá se vší silou. Pomocí jeho řešení bylo postaveno asi 600 kampusů, z nichž dobrá polovina od začátku do konce vyhovuje principům HiCampus.
Jak ukazuje praxe, nejefektivnější využití HiCampusu je pro spolupráci v kancelářských prostorách, v „chytrých továrnách“ s jejich mobilními autonomními roboty – AGV, stejně jako na přeplněných místech. Například na mezinárodním letišti v Pekingu, kde byla nasazena síť Wi-Fi 6 poskytující bezdrátové služby cestujícím na celém území; Mimo jiné díky infrastruktuře kampusu letiště dokázalo zkrátit dobu čekání ve frontě o 15 % a ušetřit 20 % na personálu.
Plný optický řez
Stále častěji budujeme kampusy podle nového modelu - IP + POL, a už vůbec ne řídit se diktáty rozmarů technologické módy. Dříve dominantní přístup, kdy jsme při nasazování síťové infrastruktury v budově natáhli optiku až k podlaze a poté ji propojili mědí, kladl na architekturu přísná omezení. Stačí, že pokud byl upgrade nutný, muselo se změnit téměř celé prostředí na úrovni podlahy. Samotný materiál, měď, také není ideální: jak z hlediska průchodnosti, tak z hlediska životního cyklu i z hlediska dalšího rozvoje životního prostředí. Měď byla samozřejmě srozumitelná všem a umožňovala rychle a levně vytvářet jednoduchá síťová řešení. Co se týče celkových nákladů na vlastnictví a potenciálu pro upgrade sítě, měď v roce 2020 ztrácí na optiku.
Převaha optiky se projevuje zejména tehdy, když je potřeba plánovat dlouhý životní cyklus infrastruktury (a dlouhodobě odhadovat náklady na ni), stejně jako když čelí vážnému vývoji. Například je vyžadováno, aby 4K kamery a 8K televizory nebo jiné digitální značení s vysokým rozlišením neustále fungovaly v prostředí. V takových situacích by bylo nejrozumnějším řešením použít plně optickou síť využívající optické přepínače. Dříve byl brzdícím faktorem při výběru takového modelu výstavby kampusu malý počet koncových terminálů - jednotek optické sítě (ONU). V současnosti nejen uživatelské stroje nabízejí možnost připojení přes terminály k optické síti. Do stejného Wi-Fi bodu je vložen transceiver pracující se sítí POL a my přijímáme bezdrátovou službu prostřednictvím vysokorychlostní optické sítě.
Můžete tak plně implementovat Wi-Fi 6 s malým úsilím: nastavit síť IP + POL, připojit k ní Wi-Fi a snadno zvýšit výkon. Jediná věc je, že v případě Wi-Fi bodů je vyžadováno místní napájení. Jinak nám nic nebrání zvýšit síť na 10 nebo 50 Gbit/s.
Nasazení plně optických sítí má smysl v různých situacích. Těžko si například dokážou představit alternativu ve starých domech s dlouhými rozpony. Pokud jste nikdy nepřestavěli budovu v centru Moskvy, pak věřte, že máte velké štěstí: obvykle jsou všechny kabelové průchody v takových budovách ucpané, a abyste mohli moudře organizovat místní síť, někdy musíte udělat vše od poškrábat. V případě řešení POL můžete položit optický kabel, rozvést jej rozbočovači a vytvořit moderní síť.
Totéž platí pro vzdělávací instituce s budovami staré architektury, hotelové komplexy a obrovské budovy včetně letišť.
Vedeni zásadou praktikuj to, co kážeš, začali jsme u sebe při organizování síťových prostředí pomocí modelu IP LAN + POL. Obrovský kampus Huawei na jezeře Songshan (Čína), dokončený před rokem a půl, s celkovou plochou více než 1,4 milionu m² je jedním z prvních případů implementace architektury HiCampus; jeho budovy mimochodem reprodukují svým vzhledem slavné památky evropské architektury. Naopak uvnitř je vše maximálně moderní.
Z centrální budovy se optické linky rozcházejí do sousedních, „předmětných“ kampusů, kde jsou zase rozmístěny po podlažích atd. Wi-Fi 6 přístupových bodů pokrývajících celé území tedy „sedí“ na optice.
Areál disponuje celou řadou služeb, které vyžadují stabilní vysokorychlostní připojení, včetně video dohledu pomocí kamer s vysokým rozlišením. Slouží však nejen pro video dohled. Digitální platforma u vchodu do kampusu prostřednictvím stejných kamer identifikuje zaměstnance podle obličeje, poté přiloží svůj RFID odznak na přístupový terminál a teprve po úspěšné autentizaci podle dvou kritérií se otevřou dveře a bude mu umožněn přístup k bezdrátové síti a digitálním službám kampusu, nebude moci vklouznout dovnitř s cizím odznakem. V celém areálu je navíc k dispozici služba VDI (cloud desktop), systém konferenčních hovorů a mnoho dalších služeb na bázi Wi-Fi 6 s optickým připojením.
Použití plně propojených optických řešení mimo jiné šetří spoustu místa a vyžaduje mnohem méně lidí, kteří je udržují. Investice do infrastruktury se tak podle našich statistik v průměru sníží díky optické vrstvě o 40 %.
Plně inteligentní plátek
Kromě fyzických řešení spojených s optickými a bezdrátovými datovými přenosovými médii je HiCampus úzce integrován s inteligentní platformou Horizon, která slouží účelu digitální transformace a umožňuje získat z infrastruktury větší hodnotu.
Pro úkoly související se samotnou infrastrukturou se používá základní vrstva správy na platformě .
Jeho prvním účelem je využít technologie strojového učení k monitorování sítě. Zejména ML algoritmy umožnily implementovat modul CampusInsight O&M 1-3-5 v iMaster NCE: během minuty je přijata informace o chybě, tři minuty se stráví jejím zpracováním, za pět minut je eliminována (více podrobnosti naleznete v našem článku “"). Tímto způsobem je opraveno ne méně než 75–90 % vzniklých chyb.
Druhý úkol je inteligentnější – integrovat různé služby související s „chytrým kampusem“ (stejné ovládání sítě, video dohled atd.).
Když má síťová infrastruktura několik desítek přístupových bodů a několik řadičů, nic vám nebrání zachytit provoz z nich a analyzovat jej ručně pomocí Wireshark. Ale když existují tisíce bodů, desítky ovladačů a všechno toto vybavení je rozmístěno na velké ploše, je odstraňování problémů mnohem obtížnější. Pro zjednodušení úkolu jsme vyvinuli řešení iMaster NCE CampusInsight (měli jsme samostatné ). S jeho pomocí, shromažďováním informací ze zařízení - pakety Layer-1 / Layer-4 - můžete rychle najít chyby v síťovém prostředí.
Proces vypadá takto: Platforma nám například ukazuje, že uživatel na tom není dobře s rádiovou autentizací. Analyzuje a uvádí, ve kterém kroku problém nastal. A pokud to souvisí s prostředím, tak nám platforma nabídne řešení problému (v rozhraní se objeví tlačítko Resolve). Níže uvedené video ukazuje, jak systém obdrží upozornění, že došlo k odmítnutí RADIUS: s největší pravděpodobností buď uživatel zadal heslo nesprávně, nebo se heslo změnilo. Bez zběsilých pokusů zjistit, co se děje, je tedy možné ušetřit spoustu času, naštěstí jsou všechna data uložena a pozadí konkrétní kolize lze snadno studovat.
Běžný příběh: přijde za vámi majitel společnosti nebo technický ředitel a stěžuje si, že se včera nějaká důležitá osoba ve vaší kanceláři nemohla připojit k bezdrátové síti. Problém musíme vyřešit. Možná hrozí ztráta čtvrtletního bonusu. V normální situaci není možné problém vyřešit, aniž byste našli stejného VIP uživatele. Ale co když je to nějaký vrcholový manažer nebo náměstek ministra, s nímž není snadné se setkat, natož ho požádat o chytrý telefon, abyste problém pochopili? Takovým situacím pomáhá předcházet produkt Huawei využívající naši distribuci velkých dat FusionInsight, která uchovává veškeré nashromážděné množství znalostí o tom, co se v síti stalo, díky čemuž lze pomocí retrospektivní analýzy zjistit původ jakéhokoli problému.
Důležitá jsou zařízení a jejich konektivita. Ale k vybudování skutečně „inteligentního“ kampusu je zapotřebí softwarový doplněk.
Za prvé, HiCampus využívá cloudovou platformu nad fyzickou vrstvou. Může být soukromý, veřejný nebo hybridní. To je zase vrstveno službami pro práci s daty. Celá tato sada softwaru je digitální platforma. Z koncepčního hlediska vychází z principů Relationship, Open, Multi-Ecosystem, Any-Connect - zkráceně ROMA (o nich a platformě jako celku bude i samostatný webinář a příspěvek). Tím, že poskytuje propojení mezi složkami prostředí, ho Horizon dělá celistvějším, což dále potvrzuje jak obchodní ukazatele, tak uživatelský komfort.
Huawei IOC (Intelligent Operation Center) je zase navrženo tak, aby monitorovalo „zdraví“ kampusu, energetickou účinnost a bezpečnost, a hlavně poskytuje všeobecný přehled o tom, co se v kampusu děje. Například díky vizualizačnímu schématu (viz. ) bude jasné, že fotoaparát zareagoval na nějaký alarmující faktor a okamžitě si z něj můžete udělat obrázek. Pokud náhle dojde k požáru, je snadné pomocí RFID senzorů zkontrolovat, zda všichni lidé opustili areál.
A díky tomu, že k přístupovým bodům Huawei lze připojit další moduly, které fungují přes RFID, ZigBee nebo Bluetooth, není těžké vytvořit prostředí, které bude citlivě monitorovat situaci v kampusu a signalizovat nejrůznější problémy. IOC navíc usnadňuje inventarizaci majetku v reálném čase a obecně práce s kampusem jako s inteligentní jednotkou otevírá spoustu možností.
Jednotliví prodejci na trhu mohou samozřejmě poskytovat některá řešení podobná těm, která jsou součástí HiCampus, například plně optický přístup. Nikdo však nemá celostní architekturu, jejíž hlavní přednosti jsme se snažili v příspěvku odhalit.
A nakonec dodáme, že o našich řešeních pro chytré kampusy se můžete dozvědět více a některá si i vyzkoušet na našem projektu .
***
A nezapomeňte na naše četné webináře, které se konají nejen v rusky mluvícím segmentu, ale také na globální úrovni. Seznam webinářů na nadcházející týdny je k dispozici na .
Zdroj: www.habr.com