Kuidas HiCampuse arhitektuur lihtsustab kampuse võrgulahenduste korraldamist

Pakume teie tähelepanu alla Huawei uue arhitektuuri — HiCampus, mille aluseks on täielik traadita juurdepääs kasutajatele, IP + POL ja nutikas platvorm füüsilise infrastruktuuri kohal.

2020. aasta alguses tutvustasime kahte uut arhitektuuri, mida varem kasutati ainult Hiinas. HiDC-st, mis on eelkõige keskendunud andmekeskuste infrastruktuuri juurutamisele, oli kevadel juba juttu Habrast. postNüüd vaatame üldiselt HiCampus't — laiemat arhitektuuri.

Miks on HiCampus vajalik

Pandeemia ja sellele vastamisega seotud sündmuste tulv on paljusid sunnitud kiiremini mõistma, et kampused on uue intellektuaalse maailma fundament. Üldise sõna „kampus“ alla kuuluvad mitte ainult kontoripinnad, vaid ka teadusinstituudid, laborid, ülikoolid koos üliõpilasküladest ja mitte ainult.

Pelgalt Venemaal oli 2020. aasta keskpaiku Huawei-l üle tuhande arendaja. Ees ootab, et kahe-kolme aasta pärast on nende arv viis korda suurem. Nad on koondunud just nendesse kampustes, kus peame tagama neile sujuva teenuse vastavalt nõudlusele, sundimata neid ootama.

Kasutaja jaoks on HiCampus tõepoolest prioritaarne mugavam töökeskkond. Samuti aitab see ettevõttel tõsta tootmise efektiivsust ning on selle kasutamiseks lihtsam.

Sellegipoolest on ülikoolide kampustes aina rohkem kasutajaid, kellel on üha rohkem seadmeid. Hea on see, et mitte iga jakk ei ole veel Wi-Fi mooduliga varustatud: "nutikad riided" on veel haruldased, kuid ei ole välistatud, et peagi need muutuvad levinumaks. Tulemusena väheneb võrgu teenuse kvaliteet, kui ei toimu radikaalseid tehnoloogilisi muutusi. Pole midagi üllatavat: liiklus tarbimine kasvab, suureneb elektrienergia tarbimine ning uued teenused nõuavad aina rohkem ressursse. Samal ajal soovivad ettevõtete omanikud ja nõukogud, tihti innustatuna digitaalse transformatsiooni tempodest, mis toimub nende ümber, sealhulgas konkurentide seas, uusi võimalusi — kiiresti ja odavalt ("Kuidas, meie kontoris pole näotuvastusega videovalve? Miks?!"). Lisaks oodatakse tänapäeval võrgu infrastruktuurilt sünergia efekti: võrgu ülesehitamine ainult võrgu nimel ei ole enam tavaksi ning see ei sobi ka ajavaimu.

Need HiCampus to tackle these issues. We identify three layers, each bringing its advantages to the architecture. Let's list them in order from lowest to highest:

• completely wireless;
• fully optical;
• intelligent.

Fully wireless layer

The basis of the fully wireless layer is Huawei's product solution based on sixth-generation Wi-Fi. Compared to Wi-Fi 5, it allows four times the number of simultaneously connected users and frees campus 'residents' from needing to connect to the network 'wiredly' anywhere.

The new AirEngine product line, which underlies the wireless environment of HiCampus, includes access points (APs) for various scenarios: whether for industrial applications with IoT or for outdoor use. The design, dimensions, and mounting methods of the devices allow for all conceivable usage options.

Uuendustega teenusepakkujate jaoks, näiteks vastuvõtja antennide arvu suurendamine (nüüd 16), oleme tänu oma arenduskeskusele Tel Avis, kus meie kolleegid on viinud Wi-Fi 6-sse palju oma eelnevaid kogemusi WiMAX-i ja 5G-võrkude täiustamisel, võimaldanud tõsiselt optimeerida AirEngine'i punktide viivitusi ja läbilaskevõimet. Selle tulemusena suudame tagada igale kliendile vähemalt määratud läbilaskvuse: meie puhul pole fraas "100 Mbit/s kõikjal" tühine.

Kuidas see juhtus? Vaatame korraks teooriat. Shannon'i teoreemi kohaselt määravad juurdepääspunkti läbilaskevõime (a) ruumiliste voogude arvu, (b) ribalaiuse ja © signaali ja müra suhte. Huawei mudelid on võrreldes varasemate toodetega tehtud kõigis kolmes punktis täiustusi. Nii saavad meie teenusepakkujad luua kuni 12 ruumilist voogu — poolteise võrra rohkem kui teiste tootjate tippmudelid. Lisaks saavad nad toetada kaheksat ruumilist voogu, mille laius on 160 MHz, samas kui konkurentide parimatel mudelitel on maksimaalselt kaheksa voogu, mille laius on 80 MHz. Lõpuks, tänu Smart Antenna tehnoloogiale, näitavad meie ligipääsupunktid oluliselt suuremat taluvust häirete suhtes ning kõrgemat RSSI taset kliendi vastuvõtul.

2019. aasta tulemuste kohaselt said meie Tel Avivi kolleegid ettevõtte sees kõrgeima auhinna just selle eest, et nad suutsid Wi-Fi 802.11ax toega kiibil saavutada signaal-kohina suhe (SNR), mis on paremini kui teise tuntud Ameerika tootja oma. Tulemuse saavutamiseks kasutati nii uusi materjale kui ka täiustatud algoritmilisi aluseid, mis olid protsessorisse sisse ehitatud. Seetõttu on ka teised kasulikud aspektid Wi-Fi 6 "Huawei tõlgenduses". Esiteks on rakendatud mehhanism multi-user MIMO, mis võimaldab ühele kasutajale eraldada kuni kaheksa ruumilist voogu; MU-MIMO on ette nähtud selleks, et kasutada kogu juurdepääsupunkti antenniressurssi teabe edastamisel klientidele. Loomulikult ei tule kaheksa voogu korraga suunata mõnele nutitelefonile, kuid viimase põlvkonna sülearvutile või tööstuslikule VR-kompleksile on see täiesti sobiv.

Seega, 16 ruumilise vooluga füüsilisel tasandil on võimalik saavutada 10 Gbit/s punkti kohta. Rakendustasandi liikluses andmeside efektiivsus ulatub 78–80%-ni, ehk umbes 8 Gbit/s. Siiski, see on tõsi ainult 160 megahertsiste kanalite kasutamisel. Loomulikult on Wi-Fi 6 suunatud peamiselt massilistele ühendustele, ja kui neid on kümneid, ei saa igaüks eraldi nii kõrge kiirus olla.

Laboratoorsetes tingimustes oleme korduvalt testinud iPerf koormustestsüsteemiga — ja registreerinud, et kaks hi-end Huawei AirEngine seeria punkti, kasutades kaheksat 160 MHz laiusega ruumilist voolu, vahetavad andmeid rakendustasandil kiirusel umbes 8,37 Gbit/s. Pean mainima: jah, neil on spetsiaalne tarkvara, mis on loodud selleks, et avada seadmete potentsiaal testi käigus, kuid fakt jääb faktiks.

Muide, Huawei-l on Venemaal Joint Validation Lab, kus on suur Wi-Fi seadmete park. Varem kasutasime seal teiste tootjate M.2 kiipidega seadmeid, nüüd aga näitame Wi-Fi 6 tootlikkust oma toodetud telefonidel, näiteks P40.

Ülaltoodud illustratsioonid näitavad, et ühes konstruktiivses plokis, mida on juurdepääsupunktis neli, on ka neli elementi - kokku 16 vastuvõtva-ja saatva antenni, mis töötavad dünaamilises režiimis. Mis puutub beamforming'usse, siis suurema arvu antennide kasutamise tõttu suudab element moodustada kitsama ja pikema kiiri ning usalduslikumalt "juhatada" klienti, pakkudes talle paremat kasutajakogemust.

Lisaks patentidega kaitstud materjalide kasutamisele saavutatakse kõrged antenni elektrilised näitajad. Seetõttu on signaali kadu väiksem ja signaali peegeldusseisundid palju soodsamad.

Oma laboratooriumis oleme korduvalt testinud signaali tugevust võrreldes sama kattega juurdepääsupunktide vahel. Ülaltoodud illustratsioonil on kahel statiivil kaks Wi-Fi 6 toetavat seadet: üks (punane) nutiantennidega, Huawei, ja teine ilma. Suuruselt on telefon punktist 13 m kaugusel mõlemas olukorras. Kõik muud asjaolud – sama sagedusala 5 GHz, kanalifrekvents 20 MHz jne. – keskmiselt signaalitugevuse erinevus seadmete vahel on 3 dBm, eelisega Huawei punktile.

Teises testis osalevad samad Wi-Fi 6 punktid, sama 20 MHz sagedusala, sama 5 GHz lõige. Mõlema 13 m kaugusel ei täheldata olulisi erinevusi, kuid kui me suurendame vahemaa kahekordseks, erinevad näitajad peaaegu korda (7 dBm) – meie AirEngine'i kasuks.

Kasutades 5G tehnoloogiat — DynamicTurbo, millega prioriseeritakse VIP-kasutajate liiklust traadita keskkonnas, saavutame teenuse, nagu pole varem Wi-Fi keskkonnas olnud (näiteks ei pea ettevõtte tippjuht teid pidevalt küsima, miks tal on nõrk ühendus). Varem olid need peaaegu täielikult eraldatud juhtmetes maailmas — kas TDM või IP Hard Pipe koos MPLS-tunnelite eraldamisega.

Samuti viib Wi-Fi 6 ellu sujuva rändluse kontseptsiooni. Kõik tänu sellele, et on muudetud punktide vahel migreerimise mehhanismi: esmalt ühendatakse kasutaja uue punktiga ja alles siis lahkub ta vanast. See uuendus avaldab soodsat mõju selliste stsenaariumide toimimisele nagu telefonia Wi-Fi kaudu, telemeditsiin ja autotööstus, sealhulgas autonoomsete robotite, droonide jne tööle, mille jaoks on ülioluline hoida pidev ühendus juhtimiskeskusega.

Ülemise video lühikeses klipis on mängulisel viisil esitatud täiesti kaasaegne Wi-Fi 6 rakendus Huawei poolt. Punases kombinesoonis koeral on VR-prillid ühendatud AirEngine punktiga, mis lülitub kiiresti ümber ja tagab minimaalsete andmeedastusviivitustega. Teine koer ei saa sama luksust: sarnased prillid, mis tal peas on, on ühendatud teise tootja seadmega (eetiliste põhjuste tõttu ei nimeta me seda, loomulikult), ja kuigi katkestused ja viivitused pole surmavad, häirivad need virtuaalse keskkonna reaalajas tõepärase keskkonna peale asetamist.

Hiinas kasutatakse arhitektuuri laialdaselt. Selle lahendustega on rajatud umbes 600 ülikooli, millest hea pool järgib HiCampus põhimõtteid algusest lõpuni.

Kogemus näitab, et HiCampus on kõige tõhusam koostööks kontorikeskkondades, „targa tehase“ keskkondades koos liikuvate autonoomsete robotitega — AGV, samuti rahvarohketes kohtades. Näiteks Pekingis asuvas rahvusvahelises lennujaamas, kus on väljakujunenud Wi-Fi 6 võrk, mis pakub reisijatele kõigi alade hõlpsat juurdepääsu; muu hulgas on kampuse infrastruktuuri tõttu õnnestunud lennujaamal ooteaega vähendada 15% ja säästa 20% personali kuludest.

Täielikult optiline lõige

Üha sagedamini ehitame kampusi uue mudeli järgi — IP + POL, ja ei allu tehnoloogia moesurvele. Varem valitsenud lähenemine, kus hoone sisevõrgu infrastruktuuri rajamisel tõmbasime kiu igasse korruse, ning edasi tehti jaotamine vaskkaablitega, seadis arhitektuurile ranged piirangud. Ainus tõsine probleem oli see, et vajadusel uuenduste tegemiseks tuli praktiliselt kogu korruse keskkond ümber vahetada. Ka materjal, vask, ei ole ideaalne: ei läbilaskevõime, elutsükli ega ka edasise keskkonna arengu osas. Loomulikult oli vask kõikidele arusaadav ja võimaldas luua lihtsaid võrgulahendusi kiiresti ja odavalt. Samas, kokkuvõttes omamise kuludes ja võrgu uuendamise potentsiaalis jääb vask 2020. aastal kiust alla.

Optika e superioridade eespeciallyz manifesteerib end eriti eredalt, kui investeerida tuleb pika eluea infrastruktuuri (ja nende kulude pikemaajalises hindamises) ning kui oodata on tõsiseid arenguhüppeid. Näiteks on vajalik, et keskkonnas töötaks pidevalt 4K-kaamerad ja 8K-telerid või muud kõrge eraldusvõimega digitaalsete märkide seadmed. Sellistes olukordades on mõistlikum täiesti optilise võrgu kasutamine — optiliste lülitite abil. Varem oli sellise kampuse ehituse mudeli valimisel peamine takistus väikene lõppterminalide arv — optilised võrguüksused (ONU). Täna ei eelda mitte ainult kasutaja masinad võimalust liituda optilise võrguga terminalide kaudu. Samuti lisatakse Wi-Fi-punkti seadmed, mis töötavad POL-võrguga, ja saame kõrgkiiruselise traadita teenuse kaudu optilisest võrgust.

Seega saab Wi-Fi 6 tõhusalt rakendada väikese vaevaga: seadistada IP + POL-võrk, liita Wi-Fi sellele ja rahulikult suurendada võimsust. Ainsaks oluliseks aspektiks on, et Wi-Fi punktide puhul on vajalik kohalik toide. Muus osas ei takista miski meid viia võrgu kiiruseni 10 või 50 Gbit/s.

Täielikult optiliste võrkude väljaehitamine on mõistlik erinevates olukordades. Näiteks on vanades majades, kus on pikad vahekäigud, raske ette kujutada alternatiivi. Kui te pole kunagi Moskvast keskuses asuva hoone rekonstrueerimisega tegelenud, siis uskuge mind, olete suures osas õnnelik: tavaliselt on kõik kaabli läbiviimise läbipääsud sellistes konstruktsioonides ummistunud ning mõnikord tuleb korraliku kohaliku võrgu loomiseks alustada kõik nullist. POL-lahenduse korral saab aga optilise kaabli paigaldada, jagada see jaotajatega ning luua kaasaegse võrgu.

Sama kehtib ka vanema arhitektuuriga õppeasutuste, hotellikomplekside ja suurte hoonete, sealhulgas lennujaamade kohta.

Juhindudes põhimõttest "tee nagu räägid", oleme IP LAN + POL mudelil põhinevate võrgukeskkondade loomisel alustanud endast. Poolteist aastat tagasi valminud hiiglaslik Huawei kampus Sunshani järve ääres (Hiinas), mille kogupindala ületab 1,4 miljonit m², on üks esimesi juhtumeid HiCampus arhitektuuri elluviimisel; tema hooned, muide, meenutavad oma väljanägemiselt tuntud Euroopa arhitektuuri mäeseid. Sees on kõik aga vastupidi, nii kaasaegne kui võimalik.

Keskhoonest lahkuvad optilised jooned naaber-, 'kandidaat' kampustesse, kus jagunetakse samuti korruste vahel jne. Wi-Fi 6 ligipääsupunktid, mis katavad kogu territooriumi, paiknevad vastavalt optikas.

Kampuses on rakendatud kogu teenuste spekter, mis nõuab stabiilset kõrgkiiruslikku ühendust, sealhulgas kõrglahutuskaamerate abil videovalve. Need teenivad siiski mitte ainult videovalvamiseks. Kampuse sissepääsu juures asub digitaalne platvorm SmartCampus Nende kaamerate kaudu tuvastatakse töötaja näo järgi, seejärel paneb ta oma RFID-kaardi ligipääsutermele, ja alles pärast edukat autentimist kahe kriteeriumi järgi avatakse talle uksed ja antakse juurdepääs juhtmevabale võrgule ja digiteenustele ülikoolilinnakus; kellegi teise kaardiga sisse hiilida ei õnnestu. Lisaks on kogu hoonealal saadaval VDI-teenus (pilvdesktop), konverentsikõnesüsteem ja palju teisi teenuseid, mis toetavad Wi-Fi 6 optilist ühendust.

Täielikult võrgupõhised optilised lahendused säästavad lisaks muule tohutult ruumi ja nende hooldamiseks on vaja palju vähem inimesi. Seega näitab meie statistika, et keskmiselt vähenevad investeeringud infrastruktuuri optilise kihi tõttu 40%.

Täiesti nutikas lõik

HiCampus'is on füüsiliste lahenduste, mis on seotud optilise ja traadita andmeedastuskeskkonnaga, kohal tihedalt kasutusel ka Intelligentne platvorm Horizon, mis teenib digitaalse transformatsiooni eesmärke ja võimaldab infrastruktuurist rohkem kasu lõigata.

Infrastruktuuri seotud ülesannete jaoks kasutatakse hallatavat juhtimistaset platvormil iMaster NCE-Campus.

Selle esmane eesmärk on kasutada masinõppetehnoloogiaid võrgu jälgimiseks. Üksikasjalikult aitab ML-algoritmide rakendamine iMaster NCE-s moodul CampusInsight O&M 1-3-5: ühe minuti jooksul saadakse teated vigadest, kolme minuti jooksul toimub nende töötlemine ning viie minuti pärast kõrvaldatakse need (lisainfot vaata meie artiklist «Huawei Enterprise võrgu tooted ja lahendused ettevõtetele 2020. aastal»). Nii parandatakse kokku 75–90% esinevatest vigadest.

Teine ülesanne on veelgi keerukam – integreerida erinevaid teenuseid, mis on seotud 'targa kampuse' mõistega (sama võrgu jälgimine, videovalve jne).

Kui võrguinfrastruktuuris on mitu tosinat pääsipunkti ja paar kontrollerit, ei takista miski neist liiklust määrata ja analüüsida Wiresharki abil. Kuid kui punkte on tuhandeid, kontrollerid kümneid ja see kõik on hajutatud suurele territooriumile, muutub rikkete otsimine kordades raskemaks. Ülesande lihtsustamiseks oleme välja töötanud lahenduse iMaster NCE CampusInsight (meil oli selle kohta eraldi veebiseminar). Selle abil, kogudes teavet seadmetelt — Level-1 / Level-4 paketid — on võimalik kiiresti tuvastada vigasid võrgu keskkonnas.

Protsess näeb välja selline. Platvorm, oletame, näitab meile, et kasutajal on probleeme raadioautentimisega. See analüüsib olukorda ja näitab, millisel sammul tekkis probleem. Ja kui see on seotud keskkonnaga, siis platvorm pakub meile lahenduse (liideses tekib nupp Resolve). Allolevas videos on näidatud, kuidas süsteemis tuleb teade, et RADIUS on tagasi lükatud: tõenäoliselt on kasutaja sisestanud vale parooli või parool on muutunud. Nii et ilma meeletute katseteta aru saada, mis toimub, säästab see tohutult aega, kuna kõik andmed salvestatakse ja mistahes konflikti eelajaloo uurimine on lihtne.

Levinud lugu: teie juurde tuleb ettevõtte omanik või CTO ning kaebab, et mõni tähtis isik ei suutnud eile teie kontoris ühenduda traadita võrguga. Probleemi tuleb lahendada. Võimalik, et kvartali boonuse kaotamise ohuga. Tavalistes oludes ei saa probleemi lahendada, ilma et leiad selle VIP-kasutaja. Ent kuidas, kui see on näiteks tippjuht või aseminister, kelle kohtumist on raske saavutada, rääkimata sellest, et temalt nutitelefoni paluda, et probleemiga tegeleda? Selliste olukordade vältimiseks on abiks Huawei toode, mis kasutab meie FusionInsight andmestruktuuri, mis salvestab kogu kogutud teabe võrgu toimimise kohta. Tänu sellele saab iga mure algpõhjusi välja selgitada retrospektiivse analüüsi abil.

Seadmed ja nende ühenduvus on tähtsad. Kuid tõeliselt „nutika” ülikooli ehitamiseks on vajalik tarkvaraline kiht.

Esiteks, HiCampus'is on füüsilise tasandi kohal kasutusel pilvplatvorm. See võib olla privaatne, avalik või hübriidne. Sellele, omakorda, lisanduvad teenused andmete töötlemiseks. Kogu see tarkvarakomplekt on digitaalne platvorm. Kontseptuaalselt toetub see suhetele, avatud süsteemide, mitme ökosüsteemi ja igakülgsete ühenduste põhimõtetele, mida lühidalt nimetatakse ROMA-ks (kohtume nendega ja platvormiga seonduvaga ka järgneval veebiseminaril ja postituses). Horizon tagab ühenduse keskkonna komponentide vahel, muutes selle terviklikumaks, mille tõestuseks on nii äritulemused kui ka kasutajate mugavus.

Oma korda jälgib Huawei intelligentsed operatsioonikeskuse (IOC) juhtimiskeskus kampuse 'tervist', energieffektiivsust ja turvalisust ning annab peamiselt ülevaate sellest, mis kampusel toimub. Näiteks, tänu visuaalsete skeemide abil (vt demo) on näha, et kaamera on reageerinud mingile murettekitavale tegurile, ja saab kohe selle pildi kätte. Kui juhtub tulekahju, on RFID-andurite abil lihtne kontrollida, kas kõik inimesed on ruumist lahkunud.

Ja tänu sellele, et Huawei ligipääsupunktide külge saab ühendada täiendavaid mooduleid, mis töötavad RFID, ZigBee või Bluetooth'i kaudu, ei ole keeruline luua keskkonda, mis jälgib ülikooli olukorda ning teavitab mitmesugustest probleemidest. Lisaks pakub IOC võimalust varade reaalajas inventeerimiseks ning ülikooli toimimine kui nutikas üksus avab palju võimalusi.

Muidugi, erivendored turul võivad pakkuda osa HiCampus'iga sarnaseid lahendusi, näiteks täiesti optiline ligipääs. Kuid kellelgi pole sellist terviklikku arhitektuuri, mille peamisi eeliseid oleme püüdnud postituses tutvustada.

Ja lõpetuseks, üksikasju meie smart campus lahenduste kohta, mõned neist on ka proovimiseks saadaval, saab leida meie projekti veebisaidilt. OpenLab.

***

Ärge unustage meie mitmeid veebinare, mida korraldatakse mitte ainult venekeelses segmendis, vaid ka globaalsel tasandil. Lähinädalate veebinaride loetelu on saadaval aadressil lingi kaudu.

Allikas: habr.com