Nous vous proposons un aperçu succinct de la nouvelle architecture de Huawei — HiCampus, qui repose sur un accès entièrement sans fil pour les utilisateurs, IP + POL et une plateforme intelligente au-dessus de l'infrastructure physique.
Au début de l'année 2020, nous avons présenté deux nouvelles architectures qui avaient jusqu'alors été utilisées exclusivement en Chine. Concernant HiDC, principalement conçu pour le déploiement d'infrastructures de centres de données, un article était déjà paru au printemps sur Habr. Nous allons maintenant examiner brièvement HiCampus — une architecture de profil plus large.
Pourquoi HiCampus est-il nécessaire ?
Le flot d'événements causé par la pandémie et son opposition a contraint beaucoup à comprendre plus rapidement que les campus sont la pierre angulaire d'un nouveau monde intelligent. Sous le terme général « campus » se regroupent non seulement des zones de bureau, mais également des instituts de recherche, des laboratoires, des universités avec leurs campus étudiants et plus encore.
Rien qu'en Russie, Huawei comptait plus de mille développeurs à la mi-2020. De plus, d'ici deux à trois ans, leur nombre sera environ cinq fois plus élevé. Ils sont précisément concentrés dans les campus, où nous devons leur fournir un service sans faille à la demande, sans les faire attendre.
Pour l'utilisateur final, HiCampus représente avant tout un environnement de travail réellement plus confortable qu'auparavant. Pour les entreprises, cela aide à améliorer l'efficacité de la production, tout en étant plus facile à exploiter.
Pendant ce temps, le nombre d'utilisateurs sur les campus augmente, avec encore plus d'appareils. Heureusement, chaque manteau n'est pas encore équipé d'un module Wi-Fi : les « vêtements intelligents » sont encore rares, mais il est possible qu'ils deviennent bientôt courants. Par conséquent, sans transformations technologiques radicales, la qualité du service sur le réseau diminue. Rien d'étonnant : la consommation de trafic augmente, la consommation d'énergie croît, et de nouveaux services nécessitent de plus en plus de ressources variées. Pendant ce temps, les propriétaires d'entreprises et les conseils d'administration, souvent inspirés par le rythme de transformation numérique autour d'eux, y compris chez leurs concurrents, recherchent de nouvelles opportunités — rapidement et à moindre coût (« Quoi, nous n'avons pas de surveillance vidéo avec reconnaissance faciale au bureau ? Pourquoi ?! »). De plus, on attend aujourd'hui des infrastructures réseau qu'elles offrent un effet de synergie : déployer un réseau simplement pour le plaisir d'avoir un réseau n'est plus à la mode, ni dans l'esprit du temps.
Ces problèmes sont précisément ce que HiCampus vise à résoudre. Nous en identifions trois axes, chacun apportant ses propres avantages à l'architecture. Énumérons-les dans l'ordre, du plus bas au plus élevé :
- entièrement sans fil ;
- entièrement optique ;
- intelligent.
Axe entièrement sans fil
La base de l'axe entièrement sans fil est une solution produit Huawei basée sur le Wi-Fi de sixième génération. Comparé au Wi-Fi 5, il permet quatre fois d'augmenter le nombre d'utilisateurs connectés simultanément et de libérer les « habitants » du campus de la nécessité de se connecter au réseau par des fils.
La nouvelle gamme de produits AirEngine, sur laquelle repose l'environnement sans fil de HiCampus, comprend des points d'accès (PA) pour divers scénarios : que vous souhaitiez un usage industriel avec IoT ou une application en extérieur. Le design, les dimensions et les méthodes de fixation des appareils permettent également toutes les variantes d'utilisation imaginables.
Les nouveautés du TD, comme l'augmentation du nombre d'antennes de réception (maintenant 16), sont dues à notre centre de développement à Tel Aviv : nos collègues qui y travaillent ont apporté à Wi-Fi 6 une grande partie de leur expérience antérieure dans l'amélioration des réseaux WiMAX et 5G, ce qui leur a permis d'optimiser considérablement les latences et la bande passante des points AirEngine. En conséquence, nous avons pu garantir une bande passante d'au moins le seuil requis à chaque client : l'expression « 100 Mbit/s partout » n'est pas un vain mot dans notre cas.
Comment cela a-t-il été possible ? Ici, nous allons brièvement nous référer à la théorie. Selon le théorème de Shannon, la capacité d'un point d'accès est déterminée par (a) le nombre de flux spatiaux, (b) la largeur de la bande passante et (c) le rapport « signal - bruit ». Les modifications apportées par Huawei par rapport aux produits précédents ont été réalisées sur ces trois points. Ainsi, nos TD peuvent former jusqu'à 12 flux spatiaux — une augmentation de 1,5 fois par rapport aux modèles haut de gamme d'autres fournisseurs. De plus, ils peuvent prendre en charge huit flux spatiaux d'une largeur de 160 MHz, contre un maximum de huit flux de 80 MHz chez les concurrents. Enfin, grâce à la technologie Smart Antenna, nos points d'accès démontrent une tolérance à l'interférence bien plus grande et un niveau RSSI plus élevé lors de la réception par le client.
À la fin de 2019, nos collègues de Tel Aviv ont reçu le plus prestigieux prix interne de l'entreprise précisément pour avoir réussi, avec une puce prenant en charge Wi-Fi 802.11ax, à obtenir un rapport « signal - bruit » (SNR) supérieur à celui d'un autre fabricant américain réputé. Ce résultat a été atteint grâce à l'utilisation de nouveaux matériaux ainsi qu'à une base algorithmique plus sophistiquée intégrée dans le processeur. D'où d'autres avantages de Wi-Fi 6 « selon l'interprétation de Huawei ». En particulier, un mécanisme multi-user MIMO a été mis en œuvre, permettant d'attribuer jusqu'à huit flux spatiaux à un seul utilisateur ; le MU-MIMO est conçu pour exploiter toute la ressource d'antenne du point d'accès lorsqu'il transmet des informations aux clients. Bien sûr, huit flux ne seront pas alloués simultanément à un smartphone, mais cela est tout à fait possible pour un ordinateur portable de dernière génération ou un complexe VR destiné à un usage industriel.
Ainsi, avec 16 flux spatiaux au niveau physique, il est possible d'atteindre une bande passante de 10 Gbit/s par point. Au niveau du trafic applicatif, l'efficacité du support de transmission des données sera de 78 à 80 %, soit environ 8 Gbit/s. Précisons que cela est vrai dans le cas de l'utilisation de canaux de 160 MHz. Bien entendu, le Wi-Fi 6 est avant tout conçu pour des connexions massives, et s'il y en a des dizaines, chacune individuellement ne sera pas d'une vitesse aussi vertigineuse.
Dans des conditions de laboratoire, nous avons réalisé à plusieurs reprises des tests à l'aide de l'outil de charge iPerf – et avons constaté que deux points de vente haut de gamme Huawei de la gamme AirEngine, en utilisant huit flux spatiaux d'une largeur de 160 MHz chacun, échangent des données au niveau des applications à une vitesse d'environ 8,37 Gbit/s. Il convient de faire une remarque : oui, leur firmware est spécial, conçu pour exploiter le potentiel du matériel lors des tests, mais le fait reste un fait.
D'ailleurs, Huawei dispose en Russie d'un Joint Validation Lab avec un large éventail d'équipements Wi-Fi. Auparavant, nous y utilisions des appareils avec des puces M.2 d'autres fabricants, mais maintenant, nous montrons les performances du Wi-Fi 6 sur des téléphones de production propre, comme le P40.
Sur les illustrations ci-dessus, il est visible que dans un bloc constructif unique, dont il y a quatre dans le point d'accès, il y a également quatre éléments – soit un total de 16 antennes de réception et d'émission fonctionnant en mode dynamique. En ce qui concerne le beamforming, grâce à l'utilisation d'un plus grand nombre d'antennes sur un élément, il est possible de former un faisceau plus étroit et plus long et de « suivre » le client de manière plus fiable, lui garantissant une expérience utilisateur améliorée.
Grâce à l'utilisation de matériaux brevetés supplémentaires, des performances électriques élevées de l'antenne elle-même sont atteintes. D'où un pourcentage de perte du signal plus faible et des paramètres de réflexion du signal bien plus avantageux.
Dans nos laboratoires, nous avons à plusieurs reprises effectué des tests comparant la puissance du signal des points d'accès à une même distance de couverture. Sur l'illustration ci-dessus, on peut voir que deux PD sont installées sur des trépieds, toutes deux prenant en charge le Wi-Fi 6 : l'une (rouge) avec des antennes intelligentes de Huawei, l'autre sans. La distance entre le point et le téléphone dans les deux cas est de 13 m. Dans des conditions équivalentes — même bande de fréquence 5 GHz, fréquence de canal de 20 MHz, etc. — la différence moyenne de puissance du signal entre les appareils est de 3 dBm, avec un avantage du côté de l'appareil Huawei.
Dans le deuxième test, les mêmes points Wi-Fi 6 sont utilisés, avec la même bande de 20 MHz et le même segment de 5 GHz. À une distance de 13 m, aucune différence significative n'est observée, mais dès que nous doublons la distance, les résultats divergent presque d'un ordre de grandeur (7 dBm) en faveur de notre AirEngine.
En utilisant la technologie 5G — DynamicTurbo, qui priorise le trafic des utilisateurs VIP dans un environnement sans fil, nous atteignons un niveau de service qu'il n'y avait pas auparavant dans le monde Wi-Fi (par exemple, un cadre supérieur ne vous demandera pas régulièrement pourquoi sa connexion est si faible). Jusqu'à présent, cela n'était presque exclusivement le domaine des réseaux câblés — soit TDM, soit IP Hard Pipe, avec des tunnels MPLS dédiés.
Le Wi-Fi 6 met également en œuvre le concept de roaming sans couture. Tout cela grâce à un mécanisme de migration modifié entre les points : d'abord, l'utilisateur se connecte au nouveau point, puis se dissocie de l'ancien. Cette innovation a un impact positif sur le fonctionnement dans des scénarios tels que la téléphonie via Wi-Fi, la télémédecine et l'automobile, notamment le fonctionnement de robots autonomes, de drones, etc., pour lesquels il est crucial de maintenir une connexion stable avec le centre de contrôle.
Dans la vidéo ci-dessus, un cas d'utilisation moderne de Wi-Fi 6 de Huawei est présenté de manière ludique. Les lunettes VR du chien en combinaison rouge sont « connectées » à un point AirEngine, qui change rapidement et assure un minimum de latence dans la transmission des informations. Un autre chien a moins de chance : les lunettes similaires qu'il porte sur la tête sont connectées à un équipement d'un autre fournisseur (pour des raisons éthiques, nous ne le nommerons pas), et bien que les coupures et les délais ne soient pas fatals, ils entravent la superposition de l'environnement virtuel sur l'espace environnant en temps réel.
En Chine, l'architecture est largement appliquée. Environ 600 campus ont été construits en utilisant ses solutions, dont une bonne moitié respecte les principes de HiCampus du début à la fin.
Comme le montre la pratique, l'application de HiCampus est la plus efficace pour la collaboration dans les espaces de bureau, dans les « usines intelligentes » avec leurs robots autonomes mobiles — AGV, ainsi que dans les lieux de forte affluence. Par exemple, à l'aéroport international de Pékin, où un réseau Wi-Fi 6 est déployé pour offrir des services sans fil aux passagers sur l'ensemble du territoire ; grâce à cette infrastructure de campus, l'aéroport a réussi à réduire le temps d'attente dans les files d'attente de 15 % et à économiser 20 % sur le personnel.
Coupe entièrement optique
Nous construisons de plus en plus de campus selon un nouveau modèle — IP + POL, et ce, sans se plier aux caprices de la mode technologique. L'approche dominante antérieure, selon laquelle, lors du déploiement de l'infrastructure réseau dans un bâtiment, nous tirions la fibre jusqu'à l'étage, puis faisions une répartition en cuivre, imposait des restrictions sévères à l'architecture. Il suffisait qu'un jour, lors d'une mise à niveau, presque tout l'environnement au niveau de l'étage doive être changé. Le matériau lui-même, le cuivre, n'est pas non plus idéal : tant en termes de bande passante que de cycle de vie, et de développement futur de l'environnement. Bien sûr, le cuivre était compris de tous et permettait de créer des solutions réseau simples rapidement et à moindre coût. Cependant, en termes de coût total de possession et de potentiel de mise à niveau du réseau, le cuivre perd face à la fibre optique en 2020.
L'avantage de l'optique se manifeste particulièrement lorsqu'il s'agit d'investir dans un cycle de vie d'infrastructure long (et d'évaluer les coûts sur le long terme), ainsi que dans les situations où une évolution sérieuse est attendue. Par exemple, des caméras 4K et des téléviseurs 8K ou d'autres systèmes de signalisation numérique haute résolution doivent fonctionner en permanence. Dans de tels cas, la solution la plus raisonnable serait d'adopter un réseau entièrement optique — utilisant des commutateurs optiques. Auparavant, le faible nombre d'unités réseau optiques (ONU) avait freiné le choix de ce modèle de campus. À l'heure actuelle, non seulement les machines des utilisateurs peuvent se connecter via des terminaux à un réseau optique. Un émetteur-récepteur fonctionnant avec un réseau POL est inséré dans le même point d'accès Wi-Fi, et nous obtenons un service sans fil via un réseau optique haut débit.
Ainsi, il est possible d'implémenter pleinement le Wi-Fi 6 avec un minimum d'efforts : établir un réseau IP + POL, y connecter le Wi-Fi et augmenter progressivement les performances. La seule exigence pour les points d'accès Wi-Fi est une alimentation locale. Pour le reste, rien ne nous empêche d'atteindre des vitesses de 10 ou 50 Gbit/s.
Le déploiement de réseaux entièrement optiques est judicieux dans de nombreux cas. Par exemple, il est difficile d'imaginer une alternative dans les maisons anciennes avec de longs couloirs. Si vous n'avez jamais entrepris de restructuration d'un bâtiment au cœur de Moscou, croyez-moi, vous avez eu de la chance : généralement, tous les passages pour les câbles dans de tels bâtiments sont encombrés, et pour organiser un réseau local de manière efficace, il faut parfois tout faire à partir de zéro. Avec une solution POL, il est possible de tirer un câble optique, de le répartir avec des répartiteurs et de créer un réseau moderne.
Il en va de même pour les établissements d'enseignement avec des bâtiments d'architecture ancienne, des complexes hôteliers et de grands édifices, y compris les aéroports.
Guidé par le principe de pratiquer ce que l'on prêche, dans l'organisation des environnements réseau basés sur le modèle IP LAN + POL, nous avons commencé par nous-mêmes. Le campus Huawei, achevé il y a un an et demi, avec une superficie totale de plus de 1,4 million de m², situé au bord du lac Sunshan (Chine), est l'un des premiers cas de mise en œuvre de l'architecture HiCampus ; ses bâtiments, d'ailleurs, reproduisent l'apparence de célèbres monuments de l'architecture européenne. À l'intérieur, en revanche, tout est aussi moderne que possible.
Depuis le bâtiment central, les lignes optiques se ramifient vers les campus voisins, qui, à leur tour, sont également distribués sur plusieurs étages, etc. Les points d'accès Wi-Fi 6 couvrant tout le territoire sont donc connectés par la fibre optique.
Le campus propose toute une gamme de services nécessitant une connexion stable et haut débit, y compris la surveillance par des caméras haute résolution. Elles ne servent d'ailleurs pas uniquement à la vidéoprotection. À l'entrée du campus, la plateforme numérique identifie l'employé par reconnaissance faciale via ces mêmes caméras, puis celui-ci présente son badge RFID au terminal d'accès, et ce n'est qu'après une authentification réussie sur deux critères qu'il se verra ouvrir les portes et avoir accès au réseau sans fil et aux services numériques du campus ; il est impossible de pénétrer à l'intérieur avec un badge d'autrui. De plus, sur l'ensemble du complexe, des services VDI (bureau virtuel), un système de conférence et de nombreux autres services, tous connectés au Wi-Fi 6 via la fibre optique, sont disponibles.
L'utilisation de solutions entièrement optiques en réseau fait également économiser beaucoup d'espace, et leur maintenance nécessite beaucoup moins de personnel. Ainsi, selon nos statistiques, les investissements dans l'infrastructure, grâce à la couche optique, sont en moyenne réduits de 40%.
Couche entièrement intelligente
Au-dessus des solutions physiques liées à l'environnement de transmission de données optique et sans fil, la plateforme intelligente Horizon est étroitement intégrée dans HiCampus, servant aux objectifs de transformation numérique et permettant d'extraire davantage de valeur de l'infrastructure.
Pour les tâches liées à l'infrastructure elle-même, une couche de gestion sur la plateforme est utilisée .
La première de ses fonctions est d'utiliser les technologies d'apprentissage automatique pour surveiller le réseau. En particulier, les algorithmes ML ont permis de mettre en œuvre dans iMaster NCE le module CampusInsight O&M 1-3-5 : en une minute, des informations sur une erreur sont reçues, trois minutes sont consacrées à son traitement, et en cinq minutes, elle est résolue (voir notre article «»). Ainsi, 75 à 90 % des erreurs qui surviennent sont corrigées.
La deuxième tâche est plus intelligente : intégrer divers services liés au « campus intelligent » (comme le même contrôle de réseau, la vidéosurveillance, etc.).
Lorsque l'infrastructure réseau compte plusieurs dizaines de points d'accès et quelques contrôleurs, il n'y a rien qui empêche de capturer le trafic et de l'analyser manuellement à l'aide de Wireshark. Mais quand il y a des milliers de points d'accès, des dizaines de contrôleurs et que tout cela est réparti sur un vaste territoire, il devient très difficile de rechercher des pannes. Pour simplifier la tâche, nous avons développé la solution iMaster NCE CampusInsight (pour laquelle nous avons eu un séminaire ). Grâce à cela, en accumulant des informations des dispositifs — paquets de niveau Layer-1 / Layer-4 — on peut rapidement identifier les pannes dans l'environnement réseau.
Le processus se déroule comme suit. La plateforme, par exemple, nous indique qu'un utilisateur a des problèmes avec l'authentification radio. Elle effectue une analyse et précise à quel stade le problème est survenu. Et si cela concerne l'environnement, la plateforme nous proposera une solution (un bouton Résoudre apparaît dans l'interface). Dans la vidéo ci-dessous, il est montré comment le système reçoit une notification indiquant qu'il y a eu un rejet RADIUS : il est fort probable que l'utilisateur ait soit mal saisi son mot de passe, soit que le mot de passe ait été changé. Ainsi, sans tentatives désespérées de comprendre le problème, il est possible de gagner beaucoup de temps, d'autant plus que toutes les données sont conservées et qu'il est facile d'examiner l'historique de chaque collision.
Histoire courante : le propriétaire de l'entreprise ou le CTO vient vous voir et se plaint qu'une personne importante n'a pas réussi à se connecter au réseau sans fil hier dans vos bureaux. Il faut résoudre le problème. Peut-être la prime trimestrielle est-elle en jeu. Dans une situation normale, il est impossible de résoudre le problème sans trouver cet utilisateur VIP. Que faire si c'est un cadre supérieur ou un sous-ministre, difficile à rencontrer et encore plus à qui demander son smartphone pour diagnostiquer le problème ? Éviter de telles situations est facilité par un produit de Huawei, utilisant notre distribution de Big Data, FusionInsight, qui conserve tout le savoir accumulé sur ce qui se passe dans le réseau, permettant ainsi d'arriver à l'origine de tout dysfonctionnement par une analyse rétrospective.
Les dispositifs et leur connectivité sont importants. Mais pour construire un campus véritablement « intelligent », une surcouche logicielle est nécessaire.
Tout d'abord, dans HiCampus, au-dessus du niveau physique, une plateforme cloud est déployée. Elle peut être privée, publique ou hybride. Des services de traitement des données s'y superposent. Ensemble, cet ensemble de logiciels constitue la plateforme numérique. D'un point de vue conceptuel, elle repose sur les principes Relationship, Open, Multi-Ecosystem, Any-Connect — abrégé en ROMA (un webinaire et un post sur cette plateforme seront également organisés). En assurant la communication entre les composants de l'environnement, Horizon le rend plus cohérent, ce qui se vérifie à la fois dans les indicateurs commerciaux et dans le confort des utilisateurs.
De son côté, le Centre d'Opération Intelligent de Huawei IOC (Intelligent Operation Center) est chargé de surveiller la « santé » du campus, son efficacité énergétique et sa sécurité, tout en offrant une vue d'ensemble de ce qui se passe sur le campus. Par exemple, grâce à un schéma de visualisation (voir. ) il sera possible de voir qu'une caméra a réagi à un facteur d'alerte, et on pourra immédiatement obtenir une image de celle-ci. En cas d'incendie, il est facile de vérifier par les capteurs RFID si toutes les personnes ont quitté le bâtiment.
Grâce à la possibilité de connecter des modules supplémentaires fonctionnant avec RFID, ZigBee ou Bluetooth aux points d'accès Huawei, il est facile de créer un environnement capable de surveiller de manière proactive la situation sur le campus et de signaler divers problèmes. De plus, avec l'IOC, il est possible de réaliser un inventaire des actifs en temps réel, et la gestion du campus en tant qu'entité intelligente ouvre la voie à de nombreuses opportunités.
Bien sûr, certains fournisseurs sur le marché peuvent offrir des solutions semblables à celles incluses dans HiCampus, comme l'accès totalement optique. Cependant, personne n'a une architecture complète, dont nous avons essayé de mettre en avant les principaux atouts dans cet article.
Enfin, sachez que vous pouvez en apprendre davantage sur nos solutions pour les smart campuses, et même en essayer certaines, sur le site de notre projet. .
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Et n'oubliez pas nos nombreux webinaires, organisés non seulement dans le segment de langue russe mais aussi à l'échelle globale. La liste des webinaires pour les prochaines semaines est disponible sur .
Source : habr.com
