Le presentamos una breve descripción general de la nueva arquitectura de Huawei: HiCampus, que se basa en un acceso completamente inalámbrico para los usuarios, IP + POL y una plataforma inteligente sobre la infraestructura física.
A principios de 2020, presentamos dos nuevas arquitecturas que anteriormente se usaban exclusivamente en China. Sobre HiDC, que está diseñado principalmente para el despliegue de infraestructura de centros de datos, ya se publicó en Habré en primavera . Ahora echemos un vistazo general a HiCampus, una arquitectura de perfil más amplio.
Por qué es necesario HiCampus
La avalancha de acontecimientos que supuso la pandemia y la resistencia a ella, quisiera o no, impulsó a muchos a comprender rápidamente que los campus son la base de un nuevo mundo intelectual. La palabra general "campus" incluye no sólo áreas de oficinas, sino también institutos de investigación, laboratorios, universidades, campus de estudiantes y más.
Solo en Rusia, Huawei tiene más de mil desarrolladores a mediados de 2020. Además, dentro de dos o tres años habrá aproximadamente cinco veces más. Y se concentran precisamente en los campus, donde debemos ofrecerles un servicio fluido bajo demanda, sin hacerles esperar.
En realidad, para el usuario final, HiCampus es, ante todo, un entorno de trabajo más conveniente que antes. Ayuda a las empresas a aumentar la eficiencia de la producción y, además, les resulta más fácil de operar.
Mientras tanto, cada vez hay más usuarios en los campus y cada vez tienen más dispositivos. Es bueno que no todas las chaquetas estén equipadas todavía con un módulo Wi-Fi: la “ropa inteligente” sigue siendo una curiosidad, pero es posible que pronto se utilice ampliamente. Como resultado, sin cambios tecnológicos radicales, la calidad del servicio en la red disminuye. No es de extrañar: el consumo de tráfico está aumentando, el consumo de energía está aumentando y los nuevos servicios requieren cada vez más recursos de diversa índole. Mientras tanto, los propietarios de empresas y los consejos de administración, a menudo inspirados por el ritmo al que se está produciendo la transformación digital a su alrededor, incluso entre sus competidores, quieren nuevas oportunidades, de forma rápida y económica ("¿Qué, no tenemos videovigilancia con reconocimiento facial?" en nuestra oficina? ¡¿Por qué?! "). Además, hoy se espera un efecto sinérgico de la infraestructura de la red: ya no se acepta el despliegue de una red sólo por el bien de la red, y no está en el espíritu de los tiempos.
Estos son los problemas que HiCampus está diseñado para resolver. Distinguimos tres secciones, cada una de las cuales aporta sus propias ventajas a la arquitectura. Los enumeramos en orden de menor a mayor:
- completamente inalámbrico;
- todo óptico;
- intelectual.
Corte completamente inalámbrico
La base del corte completamente inalámbrico es la solución de producto de Huawei basada en Wi-Fi de sexta generación. En comparación con Wi-Fi 5, permite cuatro veces aumentar el número de usuarios conectados simultáneamente y aliviar a los “habitantes” del campus de la necesidad de conectarse a la red “por cable” en cualquier lugar.
La nueva línea de productos AirEngine, sobre la que se construye el entorno inalámbrico HiCampus, incluye puntos de acceso (AP) para una variedad de escenarios: para uso industrial con IoT, para uso en exteriores. El diseño, las dimensiones y los métodos de montaje de los dispositivos también permiten todos los casos de uso imaginables.
Las innovaciones en el TD, por ejemplo un mayor número de antenas para recepción (actualmente hay 16) se las debemos a nuestro centro de desarrollo en Tel Aviv: nuestros colegas que trabajan allí aportaron gran parte de su experiencia previa en la mejora de las redes WiMAX y 6G. Wi-Fi 5, gracias al cual pudieron optimizar seriamente la latencia y el rendimiento de los puntos AirEngine. Como resultado, pudimos garantizar a cada cliente un rendimiento de al menos un nivel determinado: la frase "100 Mbit/s en todas partes" no es una frase vacía en nuestro caso.
¿Cómo ha ocurrido? Pasemos brevemente a la teoría aquí. Según el teorema de Shannon, el rendimiento de un punto de acceso está determinado por (a) el número de flujos espaciales, (b) el ancho de banda y la relación señal-ruido. Huawei ha realizado modificaciones en comparación con productos anteriores en los tres puntos. Así, nuestros AP son capaces de formar hasta 12 flujos espaciales — una vez y media más que los mejores modelos de otros proveedores. Además, pueden admitir ocho flujos espaciales de 160 MHz de ancho frente, en el mejor de los casos, ocho flujos de 80 MHz de la competencia. Finalmente, gracias a la tecnología Smart Antenna, nuestros puntos de acceso demuestran una tolerancia a las interferencias significativamente mayor y niveles RSSI más altos cuando los recibe el cliente.
A finales de 2019, nuestros colegas de Tel Aviv recibieron el premio más alto de la empresa precisamente porque lograron alcanzar una relación señal-ruido (SNR) superior a la de otro conocido fabricante estadounidense en un chip compatible con Wi-Fi. Fi 802.11ax. El resultado se logró mediante el uso de nuevos materiales y con la ayuda de una base algorítmica más avanzada integrada en el procesador. De ahí los otros aspectos ventajosos del Wi-Fi 6 “según lo interpreta Huawei”. En particular, se ha implementado un mecanismo MIMO multiusuario, gracias al cual se pueden asignar hasta ocho flujos espaciales por usuario; MU-MIMO está diseñado para utilizar todo el recurso de antena del punto de acceso para transmitir información a los clientes. Por supuesto, no se asignarán ocho transmisiones a la vez a ningún teléfono inteligente, pero sí a una computadora portátil de última generación o un complejo de realidad virtual de uso industrial, bastante bien.
Así, con 16 flujos espaciales en la capa física, es posible alcanzar 10 Gbit/s por punto. A nivel de tráfico de aplicaciones, la eficiencia del medio de transmisión de datos será del 78% al 80%, o alrededor de 8 Gbit/s. Hagamos una reserva de que esto es cierto en el caso del funcionamiento de canales de 160 MHz. Por supuesto, Wi-Fi 6 está diseñado principalmente para conexiones masivas, y si hay docenas de ellas, entonces cada conexión individual no será tan altísima.
En condiciones de laboratorio, realizamos pruebas repetidamente utilizando la utilidad de carga iPerf y registramos que dos puntos Huawei de alta gama de la línea AirEngine, utilizando ocho flujos espaciales con un ancho de 160 MHz cada uno, Intercambia datos a nivel de aplicación a una velocidad de aproximadamente 8,37 Gbit/s. Es necesario hacer una observación: sí, tienen un firmware especial diseñado para revelar el potencial del equipo durante las pruebas, pero el hecho sigue siendo un hecho.
Por cierto, Huawei opera un laboratorio de validación conjunto en Rusia con una amplia flota de equipos Wi-Fi. Anteriormente, usábamos dispositivos con chips M.2 de otros fabricantes, pero ahora mostramos el rendimiento de Wi-Fi 6 en teléfonos de nuestra propia producción, por ejemplo el P40.
Las ilustraciones anteriores muestran que un solo bloque estructural, de los cuales hay cuatro en el punto de acceso, también contiene cuatro elementos: un total de 16 antenas transmisoras y receptoras que operan en modo dinámico. En cuanto al beamforming, gracias al uso de un mayor número de antenas en un elemento, es posible formar un haz más estrecho y largo y “guiar” al cliente de forma más fiable, proporcionándole una mejor experiencia de usuario.
Gracias al uso de materiales patentados adicionales, se consigue un alto rendimiento eléctrico de la propia antena. Esto da como resultado un porcentaje más bajo de pérdidas de señal y parámetros de reflexión de señal mucho mejores.
En nuestros laboratorios, hemos realizado pruebas repetidas para comparar la intensidad de la señal de los puntos de acceso a la misma distancia de cobertura. La ilustración de arriba muestra que dos AP compatibles con Wi-Fi 6 están instalados en trípodes: uno (rojo) con antenas inteligentes de Huawei y el otro sin ellas. La distancia desde el punto al teléfono en ambos casos es de 13 m. En igualdad de condiciones (el mismo rango de frecuencia es de 5 GHz, la frecuencia del canal es de 20 MHz, etc.), en promedio, la diferencia en la intensidad de la señal entre dispositivos es de 3 dBm, y la ventaja está del lado del punto Huawei.
La segunda prueba utiliza los mismos puntos de Wi-Fi 6, el mismo rango de 20 MHz, el mismo límite de 5 GHz. A una distancia de 13 m no hay una diferencia significativa, pero tan pronto como duplicamos la distancia, los indicadores divergen casi en un orden de magnitud (7 dBm), a favor de nuestro AirEngine.
Utilizando tecnologías 5G - DynamicTurbo, gracias a las cuales se prioriza el tráfico de los usuarios VIP en función del entorno inalámbrico, conseguimos un servicio nunca antes visto en un entorno Wi-Fi (por ejemplo, el alto directivo de una empresa no preguntará periódicamente (¿Por qué tiene esta conexión débil)? Hasta ahora, han sido dominio casi exclusivo del mundo de las redes cableadas, ya sea TDM o IP Hard Pipe, con énfasis en los túneles MPLS.
Wi-Fi 6 también da vida al concepto de roaming sin interrupciones. Todo esto gracias a que se ha modificado el mecanismo de migración entre puntos: primero el usuario se conecta al nuevo y solo luego se desvincula del anterior. Esta innovación tiene un efecto beneficioso en el funcionamiento en escenarios como la telefonía por wifi, la telemedicina y la automoción, concretamente el trabajo de robots autónomos, drones, etc., para los que es fundamental mantener una conexión ininterrumpida con el centro de control.
El mini vídeo de arriba muestra de forma lúdica un caso completamente moderno de uso de Wi-Fi 6 de Huawei. El perro del mono rojo tiene gafas de realidad virtual "enganchadas" al punto AirEngine, que cambia rápidamente y garantiza retrasos mínimos en la transferencia de información. Otro perro tuvo menos suerte: gafas similares colocadas en su cabeza están conectadas a un TD de otro proveedor (por razones éticas, por supuesto, no lo nombraremos), y aunque las interrupciones y retrasos no son fatales, sí interfieren con el superposición del entorno virtual sobre el espacio circundante en el tiempo real.
Dentro de China, la arquitectura se utiliza con todas sus fuerzas. Se han construido alrededor de 600 campus con sus soluciones, de los cuales una buena mitad cumple con los principios HiCampus de principio a fin.
Como muestra la práctica, el uso más eficaz de HiCampus es para la colaboración en espacios de oficina, en "fábricas inteligentes" con sus robots móviles autónomos (AGV), así como en lugares concurridos. Por ejemplo, en el Aeropuerto Internacional de Beijing, donde se ha desplegado una red Wi-Fi 6, brindando servicios inalámbricos a los pasajeros de todo el territorio; Entre otras cosas, gracias a la infraestructura del campus, el aeropuerto pudo reducir el tiempo de espera en las colas en un 15 % y ahorrar un 20 % en personal.
Corte óptico completo
Cada vez más, construimos campus según un nuevo modelo: IP+POL, y para nada obedecer a los dictados de los caprichos de la moda tecnológica. El enfoque anteriormente dominante, en el que, al implementar una infraestructura de red en un edificio, extendíamos la óptica hasta el suelo y luego la conectábamos con cobre, imponía severas restricciones a la arquitectura. Basta con que si fuera necesaria una mejora, hubiera que cambiar casi todo el entorno a nivel del suelo. El material en sí, el cobre, tampoco es ideal: tanto desde el punto de vista del rendimiento como desde el punto de vista del ciclo de vida y desde el punto de vista del mayor desarrollo del medio ambiente. Por supuesto, el cobre era comprensible para todos y permitía crear soluciones de red sencillas de forma rápida y económica. Al mismo tiempo, en términos de costo total de propiedad y potencial de actualizaciones de la red, el cobre está perdiendo frente a la óptica en 2020.
La superioridad de la óptica es especialmente evidente cuando es necesario planificar un largo ciclo de vida de la infraestructura (y estimar sus costes a largo plazo), así como cuando ésta se enfrenta a una evolución importante. Por ejemplo, se requiere que las cámaras 4K y los televisores 8K u otros sistemas de señalización digital de alta resolución estén funcionando constantemente en el entorno. En tales situaciones, la solución más razonable sería utilizar una red totalmente óptica mediante conmutadores ópticos. Anteriormente, el factor decisivo a la hora de elegir un modelo de construcción de campus de este tipo era el pequeño número de terminales finales: unidades de red óptica (ONU). Actualmente, no sólo las máquinas de los usuarios ofrecen la posibilidad de conectarse a través de terminales a una red óptica. En el mismo punto Wi-Fi se inserta un transceptor que funciona con una red POL y recibimos servicio inalámbrico a través de una red óptica de alta velocidad.
Por lo tanto, puede implementar completamente Wi-Fi 6 con poco esfuerzo: configure una red IP + POL, conéctele Wi-Fi y aumente fácilmente el rendimiento. Lo único es que en el caso de puntos Wi-Fi se requiere suministro eléctrico local. Por lo demás, nada nos impide aumentar la red a 10 o 50 Gbit/s.
La implementación de redes totalmente ópticas tiene sentido en una variedad de situaciones. Por ejemplo, les resulta difícil imaginar una alternativa en casas antiguas con grandes luces. Si nunca ha reconstruido un edificio en el centro de Moscú, créame, tiene mucha suerte: normalmente todos los pasajes de cables en tales edificios están obstruidos y, para organizar sabiamente una red local, a veces hay que hacer de todo, desde rascar. En el caso de una solución POL, puedes tender un cable óptico, distribuirlo con divisores y crear una red moderna.
Lo mismo se aplica a las instituciones educativas con edificios de arquitectura antigua, complejos hoteleros y edificios enormes, incluidos aeropuertos.
Guiados por el principio de practicar lo que predicas, comenzamos nosotros mismos a organizar entornos de red utilizando el modelo IP LAN + POL. Terminado hace un año y medio, el enorme campus de Huawei en el lago Songshan (China) 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 apariencia monumentos famosos de la arquitectura europea. Al contrario, todo el interior es lo más moderno posible.
Desde el edificio central, las líneas ópticas divergen hacia los campus "sujetos" vecinos, donde, a su vez, también se distribuyen por pisos, etc. Los puntos de acceso Wi-Fi 6 que cubren todo el territorio, en consecuencia, "se asientan" sobre la óptica.
El campus cuenta con toda una gama de servicios que requieren una conexión estable de alta velocidad, incluida la videovigilancia mediante cámaras de alta definición. Sin embargo, no sólo sirven para la videovigilancia. Plataforma digital en la entrada del campus a través de estas mismas cámaras, identifica al empleado por el rostro, luego aplica su tarjeta RFID al terminal de acceso, y solo después de una autenticación exitosa según dos criterios se abrirán las puertas y se le dará acceso a la red inalámbrica y a los servicios digitales. del campus; no podrá entrar con la placa de otra persona. Además, en todo el complejo están disponibles el servicio VDI (escritorio en la nube), un sistema de conferencias telefónicas y muchos otros servicios basados en Wi-Fi 6 con conexión óptica.
El uso de soluciones ópticas totalmente conectadas en red, entre otras cosas, ahorra mucho espacio y requiere mucha menos gente para su mantenimiento. Así, según nuestras estadísticas, de media las inversiones en infraestructuras se reducen un 40% gracias a la capa óptica.
Corte totalmente inteligente
Además de las soluciones físicas asociadas con los medios de transmisión de datos ópticos e inalámbricos, HiCampus está estrechamente integrado con la plataforma inteligente Horizon, que sirve para la transformación digital y permite extraer más valor de la infraestructura.
Para tareas relacionadas con la propia infraestructura, se utiliza la capa de gestión subyacente en la plataforma. .
Su primer propósito es utilizar tecnologías de aprendizaje automático para monitorear la red. En particular, los algoritmos ML permitieron implementar el módulo CampusInsight O&M 1-3-5 en iMaster NCE: en un minuto se recibe información sobre un error, se dedican tres minutos a procesarlo, en cinco minutos se elimina (por más detalles, consulte nuestro artículo “"). De esta forma se corrigen no menos del 75-90% de los errores que surgen.
La segunda tarea es más inteligente: integrar varios servicios relacionados con el "campus inteligente" (el mismo control de red, videovigilancia, etc.).
Cuando la infraestructura de red tiene varias docenas de puntos de acceso y un par de controladores, nada le impide capturar el tráfico de ellos y analizarlo manualmente utilizando Wireshark. Pero cuando hay miles de puntos, docenas de controladores y todo este equipo está distribuido en un área grande, la resolución de problemas se vuelve mucho más difícil. Para simplificar la tarea, desarrollamos la solución iMaster NCE CampusInsight (teníamos una solución separada ). Con su ayuda, al acumular información de los dispositivos (paquetes de Capa 1 / Capa 4), puede encontrar rápidamente fallas en el entorno de red.
El proceso se ve así: La plataforma, por ejemplo, nos muestra que al usuario no le va bien con la autenticación por radio. Ella analiza e indica en qué paso ocurrió el problema. Y si está relacionado con el medio ambiente, entonces la plataforma nos ofrecerá solucionar el problema (aparece el botón Resolver en la interfaz). El siguiente video muestra cómo el sistema recibe una notificación de que se ha producido un rechazo RADIUS: lo más probable es que el usuario haya ingresado la contraseña incorrectamente o que la contraseña haya cambiado. Por lo tanto, sin intentos frenéticos de descubrir qué está pasando, es posible ahorrar mucho tiempo; afortunadamente, todos los datos se guardan y los antecedentes de una colisión particular son fáciles de estudiar.
Una historia común: el propietario de una empresa o el CTO se acerca a usted y se queja de que ayer una persona importante en su oficina no pudo conectarse a la red inalámbrica. Tenemos que resolver el problema. Posiblemente en riesgo de perder el bono trimestral. En una situación normal, es imposible solucionar el problema sin encontrar al mismo usuario VIP. Pero, ¿qué pasa si se trata de algún alto directivo o viceministro con quien no es fácil reunirse y mucho menos pedirle un teléfono inteligente para comprender el problema? Para evitar este tipo de situaciones ayuda un producto Huawei que utiliza nuestra distribución de big data FusionInsight, que almacena toda la cantidad de conocimiento acumulado sobre lo que estaba sucediendo en la red, gracias a lo cual se puede llegar a los orígenes de cualquier problema mediante un análisis retrospectivo.
Los dispositivos y su conectividad son importantes. Pero para construir un campus verdaderamente “inteligente”, se necesita un complemento de software.
En primer lugar, HiCampus utiliza una plataforma en la nube encima de la capa física. Puede ser privado, público o híbrido. Esto, a su vez, está cubierto de servicios para trabajar con datos. Todo este conjunto de software es una plataforma digital. Desde un punto de vista conceptual, se basa en los principios de Relación, Abierto, Multiecosistema, Cualquier Conexión - ROMA para abreviar (también habrá un seminario web separado y una publicación sobre ellos y la plataforma en su conjunto). Al proporcionar conexiones entre los componentes del entorno, Horizon lo hace más holístico, lo que se confirma aún más tanto en los indicadores comerciales como en la comodidad del usuario.
A su vez, el COI (Centro de Operaciones Inteligentes) de Huawei está diseñado para monitorear la “salud” del campus, la eficiencia energética y la seguridad y, lo más importante, brinda una visión general de lo que está sucediendo en el campus. Por ejemplo, gracias al esquema de visualización (ver. ) quedará claro que la cámara reaccionó a algún factor alarmante y podrás obtener una fotografía instantáneamente. Si de repente se produce un incendio, es fácil comprobar mediante sensores RFID si todas las personas han abandonado el lugar.
Y gracias al hecho de que se pueden conectar módulos adicionales que funcionan mediante RFID, ZigBee o Bluetooth a los puntos de acceso de Huawei, no es difícil crear un entorno que supervise con sensibilidad la situación en el campus y señale una variedad de problemas. Además, el IOC facilita el inventario de activos en tiempo real y, en general, trabajar con el campus como una unidad inteligente abre muchas posibilidades.
Por supuesto, los proveedores individuales en el mercado pueden ofrecer algunas soluciones similares a las incluidas en HiCampus, por ejemplo, acceso totalmente óptico. Sin embargo, nadie tiene una arquitectura holística, cuyas principales ventajas intentamos revelar en el post.
Y por último, añadiremos que puedes conocer más sobre nuestras soluciones de campus inteligentes, e incluso probar algunas de ellas, en la web de nuestro proyecto. .
***
Y no se olvide de nuestros numerosos seminarios web, que se llevan a cabo no solo en el segmento de habla rusa, sino también a nivel mundial. Una lista de seminarios web para las próximas semanas está disponible en .
Fuente: habr.com