Vi præsenterer en kort oversigt over den nye arkitektur fra Huawei - HiCampus, der er baseret på fuldt trådløs adgang for brugere, IP + POL og en intelligent platform over den fysiske infrastruktur.
I begyndelsen af 2020 præsenterede vi to nye arkitekturer, der tidligere kun blev brugt i Kina. Om HiDC, der primært er designet til at implementere datacenterinfrastruktur, blev der skrevet i foråret på Habra. Nu vil vi se nærmere på HiCampus - en arkitektur med et bredere fokus.
Hvorfor er HiCampus nødvendig
Den bølge af begivenheder, der blev udløst af pandemien og kampen imod den, har uundgåeligt fået mange til hurtigere at forstå, at campusser er fundamentet for den nye intelligente verden. Under det samlede begreb "campus" forenes ikke kun kontorområder, men også forskningsinstitutioner, laboratorier, universiteter samt studenterbyer og mere.
I Rusland har Huawei ved midten af 2020 over tusind udviklere. Desuden vil deres antal stige omtrent fem gange inden for de næste to til tre år. De holder til netop på campusser, hvor vi skal sikre, at de får en sømløs service efter behov, uden at de skal vente.
For den endelige bruger er HiCampus primært et mere bekvemt arbejdsområde end tidligere. For virksomheder hjælper det med at øge produktionseffektiviteten og er samtidig lettere at drive.
I mellemtiden bliver der flere og flere brugere på campusserne, og de har flere og flere enheder. Det er godt, at ikke hver jakke endnu er forsynet med en Wi-Fi-modul: "smart tøj" er stadig en sjældenhed, men der er ikke noget, der udelukker, at det snart vil blive almindeligt. Som følge heraf falder kvaliteten af netværkstjenester uden radikale teknologiske transformationer. Ikke overraskende: Forbruget af trafik stiger, energiforbruget vokser, og nye tjenester kræver flere og flere ressourcer af forskellig art. I mellemtiden ønsker virksomhedsejere og bestyrelser, ofte inspireret af det tempo, hvormed den digitale transformation foregår, inklusive hos konkurrenterne, nye muligheder — hurtigt og billigt ("Hvad, har vi ikke videoovervågning med ansigtsgenkendelse på kontoret? Hvorfor?!"). Derudover forventes der i dag synergiske effekter fra netværksinfrastrukturen: det er ikke længere accepteret at implementere et netværk kun for netværkets skyld, og det er heller ikke i tidens ånd.
Disse problemer sigter HiCampus mod at løse. Vi fremhæver tre segmenter, hver især med sine fordele i arkitekturen. Lad os liste dem i rækkefølge fra det laveste til det højeste:
- fuldstændig trådløs;
- fuldstændig optisk;
- intelligent.
Fuldstændig trådløs sektion
Basis for den fuldstændig trådløse sektion er Huaweis produktløsning baseret på Wi-Fi i sjette generation. Sammenlignet med Wi-Fi 5 gør det det muligt fire gange at øge antallet af brugere, der kan være tilsluttet samtidig, og frigøre "indbyggerne" på campus fra at skulle tilslutte sig netværket "via kabel".
Den nye produktlinje AirEngine, som den trådløse miljø HiCampus bygger på, omfatter adgangspunkter (AP) til en række forskellige scenarier: du kan vælge dem til industriel brug med IoT, eller til udendørs brug. Design, dimensioner og monteringsmetoder for enhederne muliggør også alle tænkelige anvendelsesmuligheder.
De nyheder i TD, såsom det øgede antal antenner til modtagelse (nu 16 i alt), skyldes vores udviklingscenter i Tel Aviv: vores kolleger der arbejder, har bragt meget af deres tidligere erfaring med forbedring af WiMAX- og 5G-netværk ind i Wi-Fi 6, hvilket har gjort det muligt for os at optimere ventetider og båndbredde af AirEngine-punkter markant. Som et resultat har vi været i stand til at garantere en båndbredde, der ikke er mindre end den angivne værdi til hver kunde: sætningen "100 Mbit/s overalt" er ikke kun tom snak i vores tilfælde.
Hvordan er det muligt? Her vender vi kort tid tilbage til teorien. Ifølge Shannons sætning bestemmes båndbredden af adgangspunktet af (a) antal rumlige strømme, (b) båndvidde og © forholdet mellem "signal - støj". Modifikationer af Huawei i forhold til tidligere produkter er foretaget på alle tre punkter. Vores TD kan derfor danne op til 12 rumlige strømme — halvanden gang mere end de bedste modeller fra andre leverandører. Derudover kan de understøtte otte rumlige strømme med en bredde på 160 MHz imod maksimalt otte strømme med 80 MHz hos konkurrenterne. Endelig viser vores adgangspunkter takket være Smart Antenna-teknologi betydeligt større tolerance overfor interference og et højere niveau af RSSI ved kundens modtagelse.
I slutningen af 2019 modtog vores kolleger fra Tel Aviv virksomhedens højeste pris netop for, at de havde formået at opnå en "signal - støj" (SNR)-måling, der var højere end en anden kendt amerikansk producent med en chip, der understøtter Wi-Fi 802.11ax. Resultatet blev opnået både ved brug af nye materialer og med en mere avanceret algoritmisk basis indbygget i processoren. Herfra kommer andre fordele ved Wi-Fi 6 "i Huawei's tolkning". Især er mekanismen multi-user MIMO implementeret, hvilket gør det muligt at tildele op til otte rumlige strømme til én bruger; MU-MIMO er designet til at aktivere hele antenneressourcen af adgangspunktet til transmission af oplysninger til kunderne. Selvfølgelig vil otte strømme ikke blive tildelt til en hvilken som helst smartphone, men til en næste generations laptop eller en VR-kompleks til industriel brug — helt sikkert.
Dermed er det på det fysiske niveau muligt at opnå en kapacitet på 10 Gbit/s pr. punkt med 16 rumlige strømme. På applikationstrafikniveau vil effektiviteten af datatransmissionen være mellem 78–80%, eller cirka 8 Gbit/s. Det skal bemærkes, at dette gælder ved brug af 160 megahertz kanaler. Selvfølgelig er Wi-Fi 6 primært designet til massetilslutninger, og hvis der er mange tilslutninger, vil hver enkelt ikke have den samme ekstreme hastighed.
Under laboratorieforhold har vi gentagne gange udført tests med iPerf-belastningsværktøjet — og har registreret, at to hi-end punkter fra Huawei's AirEngine serie, ved brug af otte rumlige strømme hver med 160 MHz bredde, udveksler data på applikationsniveau med en hastighed på cirka 8,37 Gbit/s. Det skal bemærkes: ja, deres firmware er specielt designet til at maksimere udstyrets potentiale under testene, men faktum er stadig faktum.
For øvrigt har Huawei i Rusland et Joint Validation Lab med en omfattende park af Wi-Fi-udstyr. Tidligere brugte vi enheder med M.2 chips fra andre producenter, men nu viser vi Wi-Fi 6 ydeevne på egne telefoner, som f.eks. P40.
På illustrationen ovenfor ses det, at der i en enhed, hvor der er fire i adgangspunktet, også findes fire elementer — i alt 16 modtager- og sendeantenner, der fungerer i dynamisk tilstand. Hvad angår beamforming, gør brugen af flere antenner på elementet det muligt at danne en snævrere og længere stråle og bedre 'lede' klienten og dermed skabe en forbedret brugeroplevelse.
Ved at bruge yderligere patenterede materialer opnås høje elektriske parametre for antennen selv. Derfor er der et lavere signal tab og langt bedre signalrefleksionsparametre.
I vores laboratorier har vi flere gange udført test for at sammenligne signalkraften fra adgangspunkter på samme dækningsafstand. På illustrationen ovenfor ses, at der er installeret to TД på stativer, som understøtter Wi-Fi 6: den ene (rød) med smart-antenner fra Huawei, den anden uden. Afstanden fra punktet til telefonen er i begge tilfælde 13 m. Under de samme betingelser - samme frekvensbånd på 5 GHz, kanalfrekvens på 20 MHz osv. - er den gennemsnitlige forskel i signalkraft mellem enhederne 3 dBm, med en fordel til Huawei-punktet.
I den anden test benyttes de samme Wi-Fi 6 punkter, det samme bånd på 20 MHz, det samme søgesnit i 5 GHz. På en afstand af 13 m er der ikke betydelig forskel, men så snart vi fordobler afstanden, adskiller målingerne sig næsten med en orden (7 dBm) - til fordel for vores AirEngine.
Ved at bruge 5G-teknologier - DynamicTurbo, som prioriterer trafik fra VIP-brugere på det trådløse netværk, opnår vi en service, som ikke tidligere har været tilgængelig i Wi-Fi-miljøet (f.eks. vil en topchef ikke konstant spørge, hvorfor hans forbindelse er så svag). Det har indtil nu næsten udelukkende været kendetegnende for den verden af trådløse netværk - enten TDM eller IP Hard Pipe, med tildeling af MPLS-tunneler.
Wi-Fi 6 realiserer også konceptet om sømløs roaming. Dette skyldes, at migrationsmekanismen mellem punkterne er ændret: først forbinder brugeren sig til det nye punkt og dissocierer sig derefter fra det gamle. Denne innovation har en positiv indvirkning på arbejdsgange i scenarier som telefoni via Wi-Fi, telemedicin og auto-industrien, især driften af autonome robotter, droner osv., hvor det er kritisk vigtigt at opretholde en konstant forbindelse til kontrolcentret.
I den korte video ovenfor præsenteres et aktuelt eksempel på anvendelsen af Wi-Fi 6 fra Huawei i en legende form. Hunden i den røde overall har VR-briller "tilsluttet" til AirEngine-punktet, der hurtigt skifter og sikrer minimale forsinkelser i datatransmissionen. En anden hund er mindre heldig: de tilsvarende briller, der sidder på dens hoved, er forbundet til en enhed fra en anden leverandør (af etiske årsager vil vi naturligvis ikke nævne navnet), og selvom forstyrrelserne og laggene ikke er fatale, hindrer de muligheden for at projicere et virtuelt miljø i det virkelige rum i realtid.
Inden for Kina anvendes arkitekturen i stor stil. Ved hjælp af dens løsninger er der bygget omkring 600 campusser, hvoraf godt halvdelen opfylder HiCampus-principperne fra start til slut.
Erfaring viser, at HiCampus er mest effektivt til samarbejde i kontorlandskaber, på "smarte fabrikker" med deres autonome AGV-robotter samt i steder med mange mennesker. For eksempel i Beijing International Airport, hvor der er oprettet et Wi-Fi 6-netværk, der leverer trådløse tjenester til passagerer over hele området; blandt andet har lufthavnen, takket være campusinfrastrukturen, været i stand til at reducere ventetiden i køen med 15% og spare 20% på personale.
Fuldstændigt optisk snit
Vi bygger i stigende grad campusser efter en ny model — IP + POL, og uden at følge de skiftende teknologiske modefænomeners luner. Den tidligere herskende tilgang, hvor vi trak fiber til etage, når vi satte netværksinfrastrukturen op i bygningen, og derefter anvendte kobber til fordelingen, lagde strenge begrænsninger på arkitekturen. Det krævede en total omlægning af næsten hele miljøet på etageplan ved behov for opgradering. Selve materialet, kobber, er heller ikke ideelt: hverken hvad angår båndbredde, livscyklus eller fremtidig udvikling af miljøet. Naturligvis var kobber forståeligt og gav mulighed for hurtigt og billigt at skabe enkle netværksløsninger. Men med hensyn til de samlede ejeromkostninger og opgraderingspotentialet for netværket, taber kobber til fiber i 2020.
Det særlige fortrin ved optikker bliver især tydeligt, når man skal tage højde for en lang livscyklus i infrastrukturen (og vurdere omkostningerne over tid), ligesom når der er en alvorlig evolution undervejs. For eksempel er der behov for, at 4K-kameraer og 8K-tv'er eller anden digital skiltning med høj opløsning konstant fungerer i miljøet. I sådanne situationer vil den mest fornuftige løsning være at anvende et fuldt optisk netværk — ved hjælp af optiske switchere. Tidligere var det lave antal slutterminaler — optical network units (ONU) — en stopfaktor for valget af denne model til opbygning af campus. I dag antager ikke blot brugermaskiner muligheden for tilslutning via terminaler til det optiske netværk. I samme Wi-Fi-access point indsættes en sender/modtager, der arbejder med POL-netværket, og vi får trådløs service via det højhastigheds optiske netværk.
Dermed kan Wi-Fi 6 implementeres uden store omkostninger: etablere et IP + POL-netværk, tilslutte Wi-Fi til det, og stille og roligt øge kapaciteten. Det eneste er, at der er behov for lokal strømforsyning til Wi-Fi-access points. Ellers er der intet, der forhindrer os i at drive netværket op til 10 eller 50 Gbit/s.
Udrulning af fuldt optiske netværk er hensigtsmæssigt i mange situationer. For eksempel er der næppe en alternativ løsning i gamle bygninger med lange spænd. Hvis du aldrig har arbejdet med renovering af bygninger i centrum af Moskva, så tror mig, du er heldig: normalt er alle kabelkanaler i sådanne bygninger fyldt, og for at organisere et lokalt netværk fornuftigt kræver det ofte at man starter forfra. I tilfælde af en POL-løsning kan man dog lægge et optisk kabel, fordele det med splittere og skabe et moderne netværk.
Det samme gælder uddannelsesinstitutioner med bygninger i gammel arkitektur, hotelkomplekser og enorme bygninger, herunder lufthavne.
Med udgangspunkt i princippet practice what you preach startede vi med os selv i organisationen af netværksmiljøer efter IP LAN + POL-modellen. Den enorme campus på بیش 1,4 millioner m², som Huawei færdiggjorde for halvandet år siden ved Dian Lake i Kina, er et af de første eksempler på implementeringen af HiCampus-arkitekturen; bygningerne forestiller faktisk kendte monumenter fra europæisk arkitektur. Indenfor er alt derimod moderne, så moderne som muligt.
Fra det centrale bygning spreder optiske linjer sig til nabobygninger, de 'underlagte' campusser, som igen distribueres over etagerne osv. Wi-Fi 6-adgangspunktene, der dækker hele området, er derfor knyttet præcist til optikken.
Campus har implementeret en række tjenester, der kræver stabil højhastighedsforbindelse, herunder videoovervågning ved hjælp af højopløsningskameraer. Disse fungerer dog ikke kun til videoovervågning. Indgangen til campus er udstyret med en digital platform som gennem netop disse kameraer identificerer medarbejderen ved ansigtet, hvorefter de skal placere deres RFID-badge ved adgangsterminalen, og først efter en vellykket autentificering efter to kriterier vil dørene åbnes og adgang til det trådløse netværk og campus digitale tjenester vil blive givet; det er ikke muligt at glide ind med en andens badge. Desuden er der i hele komplekset adgang til VDI-service (cloud desktop), konferenceløsninger og mange andre tjenester, der er bundet til Wi-Fi 6 med optisk forbindelse.
Brugen af helt netværksbaserede optiske løsninger sparer desuden en masse plads, og der kræves langt færre medarbejdere til at administrere dem. Ifølge vores statistik reduceres investeringerne i infrastrukturen med 40 % på grund af det optiske lag.
Hele det intelligente lag
Oven på de fysiske løsninger relateret til optiske og trådløse dataoverførselsmiljøer er den intelligente platform Horizon tæt involveret i HiCampus, som tjener digitale transformationsmål og muliggør større udnyttelse af infrastrukturen.
For opgaver relateret til selve infrastrukturen anvendes det underlæggende administrationslag på platformen .
Dens primære funktion er at anvende maskinlæringsteknologier til at overvåge netværket. Især har ML-algoritmer gjort det muligt at implementere CampusInsight O&M 1-3-5-modulet i iMaster NCE: oplysninger om fejl kommer inden for et minut, tre minutter bruges på behandling, og fejlen rettes på fem minutter (læs mere i vores artikel «»). Dette korrigerer hele 75–90% af de opståede fejl.
Den anden opgave er mere intelligent — at integrere forskellige tjenester relateret til "smart campus" (som netværksovervågning, videoovervågning osv.).
Når der i netværksinfrastrukturen er flere dusin adgangspunkter og et par controllere, er der intet, der forhindrer os i at tage trafik fra dem og analysere det manuelt via Wireshark. Men når der er tusinder af punkter, snesevis af controllere, og alt dette er spredt over et stort område, bliver det meget sværere at finde fejl. For at forenkle opgaven har vi udviklet løsningen iMaster NCE CampusInsight (vi havde en separat ). Ved hjælp af denne løsning, der indsamler information fra enheder — pakker på Layer-1 / Layer-4 — kan man hurtigt finde fejl i netværksmiljøet.
Processen ser sådan ud. Platformen viser os, at brugeren har problemer med radioautentifikation. Den udfører en analyse og angiver, hvor problemet opstod. Hvis det er relateret til miljøet, vil platformen foreslå en løsning (der opstår en Resolve-knap i brugerfladen). I videoen nedenfor vises, hvordan systemet modtager en meddelelse om, at der er sket et reject RADIUS: det skyldes sandsynligvis, at brugeren har indtastet adgangskoden forkert, eller at adgangskoden er blevet ændret. På denne måde sparer vi en masse tid uden paniske forsøg på at finde ud af, hvad problemet er, da alle data gemmes, og historikken for hver konflikt lettes at studere.
En almindelig situation: en virksomhedsejer eller CTO henvender sig til dig og klager over, at en vigtig person ikke kunne tilslutte sig det trådløse netværk i går. Det er nødvendigt at finde en løsning. Måske er kvartalsbonussen i fare. Normalt er det umuligt at løse problemet uden at finde den specifikke VIP-bruger. Hvad nu hvis det er en topchef eller en vicedirektør, som det endda er svært at mødes med, endsige bede dem om at give dig deres smartphone for at undersøge problemet? At undgå sådanne situationer hjælper Huaweis produkt, der anvender vores store datadistributionssystem FusionInsight, som opbevarer al den viden, der er blevet opbygget om netværket, hvilket gør det muligt at spore enhver fejl tilbage gennem retrospektiv analyse.
Enheder og deres tilslutning er vigtige. Men for at skabe en virkelig 'smart' campus er der behov for en softwarelag.
Først og fremmest anvendes en cloudplatform oven på det fysiske lag i HiCampus. Den kan være private, offentlige eller hybride. Oven på dette lag ligger tjenester til datahåndtering. Denne samlede software udgør den digitale platform. Konceptuelt er den baseret på principperne Relationship, Open, Multi-Ecosystem, Any-Connect - forkortet ROMA (der vil også komme et særligt webseminar og indlæg om disse principper og platformen generelt). Ved at sikre forbindelse mellem miljøkomponenterne gør Horizon miljøet mere samlet, hvilket bekræftes både i forretningsindikatorer og i brugernes komfort.
Intelligent Operation Center (IOC) fra Huawei har til formål at overvåge campus' 'sundhed', energieffektivitet og sikkerhed, og vigtigst af alt giver det et overordnet billede af, hvad der foregår på campus. For eksempel, ved hjælp af en overskuelig visualisering (se. ) kan man se, at et kamera reagerede på en bekymrende faktor, og man kan straks få et billede fra det. Hvis der opstår brand, kan man let kontrollere via RFID-sensorer, om alle har forladt bygningen.
Og takket være, at der kan tilsluttes ekstra moduler til Huawei-adgangspunktene, som arbejder via RFID, ZigBee eller Bluetooth, er det ikke svært at skabe et miljø, der konstant overvåger situationen på campus og signalerer en række forskellige problemer. Desuden er det praktisk at udføre inventar af aktiver i realtid ved hjælp af IOC, og generelt åbner arbejdet med campus som en intelligent enhed op for mange muligheder.
Selvfølgelig kan enkelte leverandører på markedet tilbyde nogle løsninger, der ligner dem, der indgår i HiCampus, for eksempel fuldt optisk adgang. Men ingen har en helhedsarkitektur, hvis hovedfordele vi har forsøgt at fremhæve i indlægget.
Og til sidst vil vi tilføje, at du kan finde detaljer om vores løsninger til smart campus, og endda prøve nogle af dem, på vores projekt hjemmeside. .
***
Og glem ikke vores mange webinarer, der ikke kun afholdes på det russisk-talende marked, men også på globalt niveau. Listen over webinarer for de kommende uger er tilgængelig på .
Kilde: habr.com
