Les presentamos un breve resumen de la nueva arquitectura de Huawei, HiCampus, que se basa en el acceso totalmente inalámbrico para los usuarios, IP + POL y una plataforma inteligente por encima de la infraestructura física.
A principios de 2020, presentamos dos nuevas arquitecturas que antes se utilizaban exclusivamente en China. Sobre HiDC, que está destinada principalmente a la implementación de la infraestructura de centros de datos, ya se había publicado en primavera en Habr. . Ahora, examinemos en términos generales HiCampus, una arquitectura de perfil más amplio.
¿Por qué es necesario HiCampus?
La avalancha de eventos ocasionados por la pandemia y la respuesta a la misma ha llevado a muchos a comprender más rápidamente que los campus son la base de un nuevo mundo inteligente. Bajo la palabra general 'campus' se agrupan no solo las zonas de oficinas, sino también institutos de investigación, laboratorios, universidades junto con sus residencias estudiantiles, y más.
Solo en Rusia, Huawei cuenta con más de mil desarrolladores a mediados de 2020. Además, en dos o tres años la cantidad será aproximadamente cinco veces mayor. Y están concentrados precisamente en los campus, donde debemos proporcionarles un servicio fluido a demanda, sin hacerlos esperar.
Para el usuario final, HiCampus es, en realidad, un entorno de trabajo más cómodo que antes. Para las empresas, ayuda a aumentar la eficiencia de la producción y, además, es más fácil de operar.
Mientras tanto, hay cada vez más usuarios en los campus, y ellos cuentan con más dispositivos. Afortunadamente, no todas las chaquetas están equipadas con módulos Wi-Fi aún: la "ropa inteligente" sigue siendo una novedad, aunque no se puede descartar que pronto se convierta en algo común. Como consecuencia, sin transformaciones tecnológicas radicales, la calidad del servicio en la red disminuye. No hay nada sorprendente: el consumo de tráfico aumenta, el gasto de energía crece y los nuevos servicios requieren cada vez más recursos de diferentes tipos. Mientras tanto, los propietarios de negocios y los consejos de administración, a menudo inspirados por la velocidad a la que avanza la transformación digital a su alrededor, incluida la de sus competidores, buscan nuevas oportunidades—rápidas y económicas ("¿Cómo, no tenemos videovigilancia con reconocimiento facial en nuestra oficina? ¿Por qué?!"). Además, hoy se espera un efecto sinérgico de la infraestructura de red: desplegar una red solo por el hecho de tener una ya no es aceptable, y tampoco está en sintonía con la época.
Estos problemas los aborda HiCampus. En ella destacamos tres segmentos, cada uno de los cuales aporta sus ventajas a la arquitectura. Los enumeramos en orden de inferior a superior:
- totalmente inalámbrico;
- totalmente óptico;
- inteligente.
Segmento completamente inalámbrico
La base del segmento completamente inalámbrico es la solución de producto de Huawei basada en Wi-Fi de sexta generación. En comparación con Wi-Fi 5, permite cuadruplicar el número de usuarios que pueden conectarse simultáneamente y liberar a los "habitantes" del campus de la necesidad de conectarse a la red "por cable".
La nueva línea de productos AirEngine, en la que se basa el entorno inalámbrico de HiCampus, incluye puntos de acceso (AP) para una variedad de escenarios: ya sea para uso industrial con IoT o para aplicaciones al aire libre. El diseño, las dimensiones y los métodos de montaje de los dispositivos también permiten todas las opciones de uso imaginables.
Las innovaciones en la tecnología de acceso, como el mayor número de antenas para recepción (ahora son 16), se deben a nuestro centro de desarrollo en Tel Aviv: nuestros colegas allí han aportado mucho de su experiencia anterior en la mejora de redes WiMAX y 5G al Wi-Fi 6, lo que ha permitido optimizar significativamente la latencia y la capacidad de los puntos AirEngine. Como resultado, hemos logrado garantizar una capacidad mínima a cada cliente: la frase '100 Mbps en todas partes' en nuestro caso no es solo un eslogan.
¿Cómo se logró esto? Vamos a referirnos brevemente a la teoría. Según el teorema de Shannon, la capacidad de un punto de acceso se determina por (a) el número de flujos espaciales, (b) el ancho de banda y (c) la relación 'señal - ruido'. En comparación con los productos anteriores, Huawei ha realizado modificaciones en los tres aspectos. Así, nuestros dispositivos de acceso pueden formar hasta 12 flujos espaciales — una vez y media más que los modelos más avanzados de otros proveedores. Además, pueden soportar ocho flujos espaciales con un ancho de 160 MHz en comparación con, en el mejor de los casos, ocho flujos de 80 MHz de los competidores. Finalmente, gracias a la tecnología Smart Antenna, nuestros puntos de acceso muestran una tolerancia significativamente mayor a la interferencia y un nivel de RSSI más alto en la recepción por parte del cliente.
A finales de 2019, nuestros colegas de Tel Aviv recibieron el mayor reconocimiento dentro de la empresa precisamente por haber logrado en un chip compatible con Wi-Fi 802.11ax una relación 'señal - ruido' (SNR) superior a la de otro conocido fabricante estadounidense. Este resultado se alcanzó tanto mediante el uso de nuevos materiales como con una base algorítmica más avanzada incorporada en el procesador. De aquí también provienen otras ventajas del Wi-Fi 6 'en la interpretación de Huawei'. En particular, se ha implementado un mecanismo de multi-user MIMO, que permite asignar hasta ocho flujos espaciales a un solo usuario; el MU-MIMO está diseñado para utilizar todo el recurso de antena del punto de acceso en la transmisión de información a los clientes. Por supuesto, ocho flujos no se estarán utilizando a la vez para un smartphone, pero sí para un ordenador portátil de última generación o un complejo de VR de uso industrial.
Por lo tanto, con 16 flujos espaciales a nivel físico, es posible alcanzar un umbral de 10 Gbps por punto. A nivel de tráfico de aplicación, la eficiencia del medio de transmisión será del 78-80%, o alrededor de 8 Gbps. Aclaramos que esto es válido en caso de utilizar canales de 160 megahercios. Por supuesto, el Wi-Fi 6 está diseñado principalmente para conexiones masivas, y si hay decenas de ellas, cada conexión individual no tendrá una velocidad tan elevada.
En condiciones de laboratorio, hemos realizado repetidamente pruebas utilizando la herramienta de carga iPerf, y hemos registrado que dos puntos de alta gama de Huawei de la serie AirEngine, utilizando ocho flujos espaciales de 160 MHz cada uno, intercambian datos a nivel de aplicaciones a una velocidad de aproximadamente 8,37 Gbps. Es importante hacer una observación: sí, su firmware es especial, diseñado para maximizar el potencial del equipo durante las pruebas, sin embargo, el hecho es un hecho.
Por cierto, en Rusia, Huawei tiene un Joint Validation Lab con una amplia gama de equipos Wi-Fi. Anteriormente utilizamos en él dispositivos con chips M.2 de otros fabricantes, pero ahora mostramos el rendimiento del Wi-Fi 6 en teléfonos de producción propia, como el P40.
En las ilustraciones anteriores se puede ver que en un bloque constructivo único, de los cuales hay cuatro en el punto de acceso, también hay cuatro elementos, así que en total son 16 antenas de recepción y transmisión, que funcionan en modo dinámico. En cuanto al beamforming, gracias al uso de un mayor número de antenas en el elemento, se puede formar un haz más estrecho y largo y 'guiar' al cliente de manera más confiable, proporcionando una mejor experiencia de usuario.
Gracias al uso de materiales patentados adicionales, se logran altos indicadores eléctricos de la propia antena. De ahí proviene un menor porcentaje de pérdidas en la señal y parámetros de reflexión de señal mucho más favorables.
En nuestros laboratorios hemos realizado numerosas pruebas comparando la fuerza de señal de los puntos de acceso a la misma distancia de cobertura. En la ilustración anterior se puede ver que sobre trípodes se han instalado dos TD que soportan Wi-Fi 6: una (roja) con antenas inteligentes de Huawei, y la otra sin ellas. La distancia de la punta al teléfono en ambos casos es de 13 m. En otras condiciones iguales — la misma frecuencia de 5 GHz, el ancho de banda de 20 MHz, etc. — en promedio, la diferencia en la fuerza de señal entre los dispositivos es de 3 dBm, y la ventaja está del lado del punto de Huawei.
En la segunda prueba se utilizan los mismos puntos Wi-Fi 6, el mismo ancho de banda de 20 MHz, el mismo corte de 5 GHz. A una distancia de 13 m no se observa una diferencia significativa, pero tan pronto como duplicamos la distancia, los resultados varían casi en un orden (7 dBm) — a favor de nuestro AirEngine.
Utilizando tecnologías 5G — DynamicTurbo, gracias a las cuales se prioriza el tráfico de los usuarios VIP en la base de la red inalámbrica, logramos un servicio que antes no existía en el entorno Wi-Fi (por ejemplo, un alto directivo de la empresa no tendrá que preguntarle regularmente por qué su conexión es tan débil). Hasta ahora, estas eran casi exclusivamente patrimonio del mundo de las redes cableadas — ya sea TDM o IP Hard Pipe, con la asignación de túneles MPLS.
Además, Wi-Fi 6 lleva a cabo la idea de un roaming sin interrupciones. Todo gracias a que se ha modificado el mecanismo de migración entre puntos: primero el usuario se conecta al nuevo y solo después se disocia del viejo. Esta innovación tiene un efecto positivo en el funcionamiento en escenarios como telefonía a través de Wi-Fi, telemedicina y automotriz, específicamente en el trabajo de robots autónomos, drones, etc., para los cuales es crítico mantener una conexión continua con el centro de control.
En el mini video de arriba se refleja un caso de uso bastante moderno de Wi-Fi 6 de Huawei de una manera lúdica. A un perro con un overol rojo le han 'conectado' las gafas VR a un punto AirEngine, que cambia rápidamente y proporciona retrasos mínimos en la transmisión de información. A otro perro le ha ido peor: las mismas gafas, que le han colocado en la cabeza, están conectadas a un equipo de otro proveedor (por razones éticas, no lo mencionaremos), y aunque las interrupciones y los retrasos no son fatales, obstaculizan la superposición del entorno virtual sobre el espacio real en tiempo real.
Dentro de China, la arquitectura se aplica en gran medida. Se han construido alrededor de 600 campus utilizando sus soluciones, de los cuales una buena mitad cumple con los principios de HiCampus de principio a fin.
Como muestra la práctica, la aplicación de HiCampus es más efectiva para el trabajo colaborativo en espacios de oficina, en 'fábricas inteligentes' con sus robots autónomos móviles — AGV, así como en lugares de gran concentración de personas. Por ejemplo, en el aeropuerto internacional de Pekín, donde se ha desplegado una red Wi-Fi 6 que proporciona servicios inalámbricos a los pasajeros en todo el territorio; entre otras cosas, gracias a la infraestructura del campus, el aeropuerto ha logrado reducir el tiempo de espera en la cola en un 15% y ahorrar un 20% en personal.
Corte óptico completo
Cada vez más construimos campus con un nuevo modelo — IP + POL, y sin seguir caprichos tecnológicos. El enfoque que predominaba antes, donde al desplegar la infraestructura de red en un edificio tirábamos de fibra óptica hasta el piso y luego hacíamos una distribución de cobre, imponía severas limitaciones a la arquitectura. Con la necesidad de actualizar, había que cambiar prácticamente todo el entorno a nivel de piso. El propio material, el cobre, tampoco es ideal: ni en términos de capacidad de transmisión, ni en términos de ciclo de vida, ni en términos de desarrollo futuro del entorno. Por supuesto, el cobre era comprensible para todos y permitía crear soluciones de red simples de manera rápida y económica. Sin embargo, en términos de costo total de propiedad y potencial de actualización de la red, el cobre pierde ante la fibra óptica en 2020.
La superioridad de la óptica se hace especialmente evidente cuando se necesita planificar un ciclo de vida largo para la infraestructura (y evaluar los costos a largo plazo), así como cuando se anticipa una evolución significativa. Por ejemplo, se requiere que en el entorno funcionen constantemente cámaras 4K y televisores 8K o alguna otra señalización digital de alta resolución. En tales situaciones, la solución más sensata será aplicar una red completamente óptica, utilizando conmutadores ópticos. Anteriormente, el hecho de que había pocos terminales finales —unidades de red óptica (ONU)— era un factor limitante al optar por este modelo de construcción del campus. Sin embargo, en la actualidad no solo las máquinas de los usuarios permiten la conexión a través de terminales a la red óptica. También se inserta un transceptor en el mismo punto de Wi-Fi, que funciona con la red POL, y obtenemos un servicio inalámbrico a través de una red óptica de alta velocidad.
De este modo, se puede implementar plenamente Wi-Fi 6 con poco esfuerzo: establecer una red IP + POL, conectar Wi-Fi a ella y aumentar la capacidad sin problemas. La única preocupación, en el caso de los puntos de Wi-Fi, es la necesidad de alimentación eléctrica local. Por lo demás, nada impide que llevemos la red a 10 o 50 Gbit/s.
El despliegue de redes completamente ópticas es adecuado en diversas situaciones. Por ejemplo, es difícil imaginar una alternativa en edificios antiguos con largos pasillos. Si nunca has remodelado un edificio en el centro de Moscú, créeme, has tenido mucha suerte: generalmente, todos los pasajes para cables en tales construcciones están obstruidos, y para organizar una red local de manera efectiva, a veces hay que hacerlo todo desde cero. En el caso de una solución POL, es posible tender un cable óptico, distribuirlo con divisores y crear una red moderna.
Lo mismo ocurre con las instituciones educativas en edificios de arquitectura antigua, complejos hoteleros y grandes edificaciones, incluidos los aeropuertos.
Siguiendo el principio de practice what you preach, en la organización de entornos de red bajo el modelo IP LAN + POL, comenzamos con nosotros mismos. El enorme campus de Huawei en el lago Sunshan (China), completado hace un año y medio, con una superficie total de más de 1,4 millones de m², es uno de los primeros casos de implementación de la arquitectura HiCampus; sus edificios, por cierto, reproducen en su diseño monumentos conocidos de la arquitectura europea. Sin embargo, su interior es completamente moderno, tan actual como sea posible.
Desde el edificio central, las líneas ópticas se distribuyen a los campus adyacentes, donde, a su vez, también se distribuyen por pisos, etc. Los puntos de acceso Wi-Fi 6, que cubren toda la área, están, por supuesto, conectados a la red óptica.
El campus implementa toda una gama de servicios que requieren una conexión estable y de alta velocidad, incluyendo videovigilancia con cámaras de alta resolución. Sin embargo, estas cámaras no solo sirven para la vigilancia. En la entrada del campus, la plataforma digital identifica al empleado a través de estas mismas cámaras mediante reconocimiento facial, luego este presenta su tarjeta RFID al terminal de acceso, y solo después de una autenticación exitosa por dos criterios se le abrirán las puertas y se le proporcionará acceso a la red inalámbrica y a los servicios digitales del campus; no podrá acceder con la tarjeta de otro. Además, en toda la extensión del complejo están disponibles servicios de VDI (escritorio en la nube), un sistema de conferencias y muchos otros servicios vinculados a Wi-Fi 6 con conexión óptica.
El uso de soluciones ópticas completamente en red, además de todo, ahorra mucho espacio, y su mantenimiento requiere mucho menos personal. Así, según nuestras estadísticas, en promedio, las inversiones en infraestructura gracias a la capa óptica se reducen en un 40%.
Corte completamente inteligente
Sobre las soluciones físicas relacionadas con el entorno de transmisión de datos óptico e inalámbrico, en HiCampus se utiliza intensivamente la plataforma inteligente Horizon, que sirve a los fines de transformación digital y permite extraer más valor de la infraestructura.
Para las tareas relacionadas con la infraestructura misma, se utiliza una capa de gestión apropiada en la plataforma .
Su principal objetivo es utilizar tecnologías de aprendizaje automático para el control de la red. En particular, los algoritmos de ML han permitido implementar en iMaster NCE el módulo CampusInsight O&M 1-3-5: en un minuto se reciben informes sobre errores, tres minutos se dedican a su procesamiento, y en cinco minutos se corrigen (para más detalles, consulte nuestro artículo «»). Así, se corrigen nada menos que el 75–90% de los errores que surgen.
La segunda tarea es más inteligente: integrar diversos servicios relacionados con el 'campus inteligente' (el mismo control de red, videovigilancia, etc.).
Cuando en la infraestructura de red hay decenas de puntos de acceso y un par de controladores, no hay nada que impida capturar su tráfico y analizarlo manualmente con Wireshark. Pero cuando hay miles de puntos, decenas de controladores y todo esto está distribuido en un amplio territorio, buscar fallos se vuelve mucho más difícil. Para simplificar esta tarea, hemos desarrollado la solución iMaster NCE CampusInsight (de la cual tuvimos un ). Con su ayuda, al recopilar información de los dispositivos —paquetes de nivel Layer-1 / Layer-4— se pueden encontrar rápidamente fallos en el entorno de la red.
El proceso se ve de la siguiente manera. La plataforma, digamos, nos muestra que el usuario tiene problemas con la autenticación radio. Realiza un análisis y señala en qué paso se produjo el problema. Y si está relacionado con el entorno, la plataforma nos ofrecerá solucionar el problema (en la interfaz aparece un botón Resolver). En el siguiente video se muestra cómo el sistema recibe una notificación de que ocurrió un rechazo de RADIUS: lo más probable es que el usuario haya ingresado incorrectamente la contraseña o que haya cambiado. Así, sin intentos desesperados de entender qué sucede, se puede ahorrar una gran cantidad de tiempo, ya que todos los datos se guardan y la historia de cualquier conflicto puede ser fácilmente revisada.
Una historia común: se acerca a usted el propietario de la empresa o el CTO y se queja de que un importante visitante no pudo conectarse a la red inalámbrica en su oficina. Hay que solucionar el problema. Tal vez esté en riesgo la prima trimestral. En una situación normal, no se puede resolver el problema sin localizar a ese VIP. ¿Y si se trata de un alto ejecutivo o un viceministro, con quien es difícil encontrarse, y mucho menos pedirle su smartphone para entender el problema? Evitar este tipo de situaciones se facilita con el producto de Huawei, que utiliza nuestra distribución de grandes datos FusionInsight, que almacena todo el conocimiento acumulado sobre lo que ha ocurrido en la red, lo que permite llegar a la raíz de cualquier fallo mediante un análisis retrospectivo.
Los dispositivos y su conectividad son cruciales. Pero para construir un campus realmente ‘inteligente’, se necesita una capa de software adicional.
En primer lugar, en HiCampus se utiliza una plataforma en la nube sobre el nivel físico. Esta puede ser privada, pública o híbrida. Sobre ella se superponen servicios para trabajar con datos. Todo este conjunto de software es la plataforma digital. Desde un punto de vista conceptual, se basa en los principios de Relación, Abierto, Multi-Ecosistema, Conexión Cualquiera — abreviado como ROMA (sobre ellos y sobre la plataforma en general habrá un seminario web aparte y un post al respecto). Al proporcionar conexión entre los componentes del entorno, Horizon lo hace más coherente, lo que luego se ve reflejado tanto en los indicadores de negocio como en la comodidad de los usuarios.
A su vez, el centro de operaciones inteligente de Huawei IOC (Centro de Operaciones Inteligente) está diseñado para supervisar la “salud” del campus, la eficiencia energética y la seguridad, y, lo más importante, proporciona una visión general de lo que está sucediendo en el campus. Por ejemplo, gracias a un esquema de visualización intuitivo (ver. ) será evidente que una cámara ha reaccionado a un factor alarmante y se puede obtener la imagen de inmediato. Si ocurre un incendio, mediante los sensores RFID es fácil verificar que todas las personas han abandonado el lugar.
Y gracias a que se pueden conectar módulos adicionales a los puntos de acceso de Huawei, que funcionan con RFID, ZigBee o Bluetooth, no es difícil crear un entorno que monitoree de manera efectiva la situación en el campus y señalice varios problemas. Además, con el uso de IOC es conveniente realizar un inventario de activos en tiempo real, y en general, trabajar con el campus como una unidad inteligente abre muchas oportunidades.
Por supuesto, algunos proveedores en el mercado pueden ofrecer parte de las soluciones similares a las que se incluyen en HiCampus, como el acceso completamente óptico. Sin embargo, nadie cuenta con una arquitectura integral cuyas principales ventajas hemos intentado exponer en la publicación.
Y por último, agregamos que para conocer más sobre nuestras soluciones para smart campus, así como también probar algunas, se puede visitar el sitio de nuestro proyecto. .
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Y no olviden nuestros numerosos webinars, que se llevan a cabo no solo en el segmento de habla rusa, sino también a nivel global. La lista de webinars para las próximas semanas está disponible en .
Fuente: habr.com
