Bemutatjuk Önnek a Huawei új HiCampus architektúrájának rövid áttekintését, amelynek alapját a teljesen vezeték nélküli hozzáférés, az IP + POL és a fizikai infrastruktúra feletti intelligens platform képezi.
2020 elején bemutattunk két új architektúrát, amelyek korábban kizárólag Kínában voltak használatban. A HiDC-ről, amely elsősorban adatközponti infrastruktúrák kiépítésére szánták, már tavasszal is írtunk a Habr-on. Most pedig általános vonásokban nézzük meg a HiCampus-t — egy szélesebb spektrumú architektúrát.
Miért van szükség a HiCampus-ra?
A pandémia és az ellene való harc során bekövetkezett események sokakat arra késztettek, hogy gyorsabban ráébredjenek: a kampuszok az új intelligens világ alapját képezik. Az 'iskola' gyűjtőszó nemcsak az irodai zónákat foglalja magában, hanem kutatóintézeteket, laboratóriumokat, egyetemeket és a hallgatói kampuszokat is, és még sok mást.
Oroszországban a Huawei-nél 2020 közepén több mint ezer fejlesztő dolgozott. Ráadásul két-három éven belül körülbelül ötször annyian lesznek. Ők elsősorban a kampuszokban találhatóak és nekik folyamatos szolgáltatást kell biztosítanunk, várakozás nélkül.
Valójában a végfelhasználónak a HiCampus elsősorban egy kényelmesebb munkakörnyezetet jelent, mint korábban. A vállalkozások számára pedig segít növelni a termelési hatékonyságot, és könnyebben üzemeltethető.
Mindeközben egyre több felhasználó jelenik meg a campusokon, és egyre több eszközhöz is jutnak. Jól jön, hogy egyelőre nem minden kabátot szereltek fel Wi-Fi-modullal: a "okos ruházat" még mindig kuriózumnak számít, de nem kizárt, hogy hamarosan elterjedt dologgá válik. Ennek következtében radikális technológiai átalakulások nélkül a hálózati szolgáltatás minősége csökken. Nem meglepő: a forgalom növekszik, az energiafogyasztás nő, és az új szolgáltatások egyre több különböző erőforrást igényelnek. Közben az üzlettulajdonosok és az igazgatóságok, akik gyakran lenyűgözve követik a digitális átalakulás ütemét, beleértve a versenytársakat is, új lehetőségeket keresnek — gyorsan és olcsón ("Hogyan, nálunk az irodában nincs arcfelismerős videót megfigyelő rendszer? Miért?!"). Emellett a hálózati infrastruktúrától ma szinergikus hatásokat várnak el: már nem szokás csupán a hálózat kiépítése érdekében kiépíteni egy hálózatot, és ez nem is a kor szelleme.
Ezekkel a problémákkal kíván foglalkozni a HiCampus. Három területet különböztetünk meg benne, mindegyik saját előnyöket hoz az architektúrába. Soroljuk őket a legalacsonyabbtól a legmagasabbig:
- teljesen vezeték nélküli;
- teljesen optikai;
- intelligens.
Teljesen vezeték nélküli terület
A teljesen vezeték nélküli terület alapja a Huawei termékmegoldása, a Wi-Fi hatodik generációra építve. A Wi-Fi 5-hoz képest lehetővé teszi négyszeresére növelni a párhuzamosan csatlakoztatható felhasználók számát, és megszabadítani a campus "lakóit" attól, hogy bárhol is kábelhez csatlakozzanak a hálózaton.
Az új AirEngine termékcsalád, amelyre a HiCampus vezeték nélküli környezete épül, különböző forgatókönyvekhez alkalmazható hozzáférési pontokat (AP) tartalmaz: ipari használatra IoT-val, vagy kültéri alkalmazásokhoz. A tervezés, a méretek és az eszközök rögzítési módjai is lehetővé teszik a lehető legkülönfélébb felhasználási módokat.
A legújabb fejlesztéseinknek, például a vevőantennák számának növelésének (most már 16 darab), a tel-avivi fejlesztő központunknak köszönhetjük: az ott dolgozó kollégáink sok tapasztalatot hoztak a WiMAX és 5G hálózatok javításából a Wi-Fi 6-ba, így komolyan sikerült optimalizálniuk a késleltetéseket és az AirEngine pontok sávszélességét. Ennek eredményeként képesek vagyunk garantálni a megadott sávszélességet minden ügyfél számára: a „100 Mbit/s mindenhol” kifejezés nálunk nem üres ígéret.
Hogyan történt ez? Röviden vessünk egy pillantást a példaelméletre. Shannon tételének megfelelően a hozzáférési pontok sávszélességét (a) a térbeli áramlatok száma, (b) a sávszélesség és (c) a „jel - zaj” arány határozza meg. A Huawei módosításai az előző termékekhez képest mindhárom ponton megtörténtek. Így a hozzánk tartozó TDL képesek az alábbiakra: legfeljebb 12 térbeli áramlatot — más gyártók csúcsmodelleihez képest másfélszer több. Ráadásul képesek nyolc 160 MHz-es szélességű térbeli áramlatot támogatni, míg a versenytársak legjobb esetben is csak nyolc 80 MHz-es áramlatot képesek. Végül, a Smart Antenna technológiának köszönhetően a hozzáférési pontjaink jelentősen nagyobb toleranciát mutatnak az interferenciával szemben, és magasabb RSSI szintet produkálnak az ügyfelek felé.
2019 végén tel-avivi kollégáink a vállalat legmagasabb elismerését kapták meg, mivel sikerült a Wi-Fi 802.11ax támogatásával olyan SNR (jel-zaj) arányt elérniük, amely jobb volt, mint egy másik elismert amerikai gyártóé. Az eredmény olyan új anyagok alkalmazásával, valamint a processzorba beépített fejlettebb algoritmus bázis használatával jött létre. Ezért van számos előnyös jellemzője a Wi-Fi 6 „Huawei interpretációjának”. Különösen megvalósították a multi-user MIMO mechanizmust, amely lehetővé teszi, hogy egy felhasználó számára akár nyolc térbeli áramlat is kijelölhető; a MU-MIMO célja, hogy a hozzáférési pont teljes antennás erőforrást használjon az információk átadásához az ügyfeleknek. Természetesen nyolc áramlat egyszerre nem lesz kiosztva egy okostelefon számára, de egy legújabb generációs laptop vagy ipari célú VR komplexum számára teljes mértékben működhet.
Így 16 térbeli áramlással a fizikai szinten 10 Gbit/s-os sebességet lehet elérni egy ponton. Az alkalmazási forgalom szintjén az adatátviteli közeg hatékonysága 78–80% lesz, ami körülbelül 8 Gbit/s-nak felel meg. Meg kell jegyezni, hogy ez érvényes a 160 megahertzes csatornák használatára. Természetesen a Wi-Fi 6 elsősorban tömeges csatlakozásokra van optimalizálva, és ha sokan csatlakoznak, akkor mindegyik külön-külön nem fog ilyen extrém sebességet produkálni.
Laboratóriumi körülmények között többször teszteltük az iPerf terheléskezelő segédprogram segítségével, és rögzítettük, hogy két Huawei hi-end pont, az AirEngine sorozatból, nyolc, egyenként 160 MHz-es térbeli áramlást használva, alkalmazási szinten körülbelül 8,37 Gbit/s sebességgel cserélgeti az adatokat. Meg kell jegyezni: igen, a firmware-jük speciális, amely a berendezés potenciáljának kiaknázására lett optimalizálva a tesztek során, azonban a tény az tény marad.
Egyébként a Huawei-nél Oroszországban egy közös validáló labor működik rendkívül gazdag Wi-Fi eszközparkkal. Korábban más gyártók M.2 chipes eszközeit használtuk, most viszont a saját gyártású telefonok, például a P40 Wi-Fi 6 teljesítményét mutatjuk be.
A fenti illusztrációk alapján látható, hogy egyetlen építési blokkban, amiből a hozzáférési pontban négy található, összesen négy antennaelem is van — így összesen 16 adó-vevő antenna működik dinamikus üzemmódban. A beamforming tekintetében a több antennaelem használatának köszönhetően vékonyabb és hosszabb sugarak képezhetők, ami megbízhatóbban képes "követni" az ügyfelet, javítva ezzel a felhasználói élményt.
Az extra szabadalmaztatott anyagok használata révén magának az antennának kiváló elektromos paraméterei érhetők el. Ennek következtében csökken a jelveszteség, és sokkal kedvezőbb jelvisszaverődési paraméterek érhetők el.
Laboratóriumainkban többször teszteltük a hozzáférési pontok jelszintjét azonos távolságmegosztás mellett. A fenti ábrán látható, hogy két Wi-Fi 6 kompatibilis TDP található a tripodokon: az egyik (piros) intelligens antennákkal a Huaweitól, a másik nélkül. A távolság a ponttól a telefonhoz mindkét esetben 13 m. Minden egyéb szempontot figyelembe véve — ugyanaz a 5 GHz-es frekvenciatartomány, 20 MHz-es csatornafrekvencia stb. — az átlagos jelszintkülönbség a készülékek között 3 dBm, és a Huawei pontja javára dől el.
A második tesztben ugyanazok a Wi-Fi 6 pontok, ugyanaz a 20 MHz-es frekvenciatartomány és ugyanaz az 5 GHz-es sáv lett alkalmazva. A 13 m-es távolságon jelentős különbség nem észlelhető, de amint megduplázzuk a távolságot, az eredmények majdnem egy renddel eltérnek (7 dBm) — a mi AirEngine javára.
Az 5G DynamicTurbo technológiák használatával, amelyek segítségével a vezeték nélküli környezetben priorizálják a VIP felhasználók forgalmát, olyan szolgáltatást biztosítunk, mint amit korábban a Wi-Fi környezetben nem tapasztaltunk (például a vállalat felsővezetője nem kérdezheti gyakran, miért ilyen gyenge a kapcsolata). Eddig ezek szinte kizárólag a vezetékes hálózatok világának tartozékai voltak — vagy TDM, vagy IP Hard Pipe, MPLS alagutak elkülönítésével.
A Wi-Fi 6 emellett a zökkenőmentes roaming koncepcióját is megvalósítja. Ennek az az oka, hogy a pontok közötti migrációs mechanizmus módosult: először a felhasználó csatlakozik az újhoz, és csak ezután válik le a régiről. Ez az újítás kedvezően hat a működésre olyan szcenáriókban, mint a Wi-Fi alapú telefonálás, telemedicina és automobilok, különösen az autonóm robotok, drónok stb. munkája, amelyek számára kritikus fontosságú, hogy folyamatosan kapcsolatban maradjanak a vezérlő központtal.
A fenti mini videóban játékos formában bemutatásra kerül egy modern Wi-Fi 6 alkalmazási eset a Huawei-től. A piros overállt viselő kutyán a VR szemüveg az AirEngine ponthoz csatlakozik, ami gyorsan vált át és minimális késleltetést biztosít az információ átvitelében. A másik kutyának nem volt ilyen szerencséje: hasonló szemüveg, amelyet a fejére tettek, egy másik szállítóhoz van csatlakoztatva (etikai okokból természetesen nem nevezzük meg), és bár a szakadozások és a lagok nem végzetesek, zavarják a virtuális környezet és a valós tér egyesítését valós időben.
Kínán belül az architektúra széles körben alkalmazásra kerül. Megoldásainak felhasználásával körülbelül 600 kampuszt építettek, ezek közül jócskán a fele teljes mértékben megfelel a HiCampus elveknek.
A gyakorlat azt mutatja, hogy a HiCampus legjobban irodai munkatérben, okos gyárakban mozgó autonóm robotokkal (AGV), valamint nagy népsűrűségű helyeken alkalmazható. Például a pekingi nemzetközi repülőtéren, ahol a Wi-Fi 6 hálózata biztosítja a vezeték nélküli szolgáltatásokat az utasok számára az egész területen; többek között a kampuszinfrastruktúra segítségével a repülőtérnek sikerült 15%-kal csökkenteni a várakozási időt a sorban, és 20%-ot megtakarítani a személyzet költségén.
Teljes optikai vágás
Egyre gyakrabban építünk kampuszokat új modell alapján — IP + POL, anélkül, hogy a technológiai divat szeszélyeinek engedelmeskednénk. A korábban elterjedt megközelítés, ahol a hálózati infrastruktúrát az épületben kiépítve az optikát a földszintig húztuk, majd onnan rézvezetéket használtunk, szigorú korlátokat szabott az architektúrának. Elég annyit mondani, hogy ha frissíteni kellett, szinte az egész szint környezetét meg kellett változtatni. Magának a réznek is vannak hátrányai: a sávszélesség, az élettartam és a további fejlesztési lehetőségek szempontjából is. Persze a réz mindenki számára érthető volt, és lehetővé tette, hogy egyszerű hálózati megoldásokat gyorsan és olcsón hozzunk létre. Ugyanakkor, a teljes birtoklási költség és a hálózat frissítési potenciálja szempontjából a réz 2020-ban már veszít az optikához képest.
Különösen éles a különbség az optikai rendszer előnyei között, amikor hosszú távú infrastruktúrára kell tervezni (és a költségeket hosszú távon értékelni), valamint amikor komoly fejlődés várható. Például szükség van arra, hogy folyamatosan működjenek 4K kamerák és 8K televíziók, vagy más, nagy felbontású digitális signage. Ilyen helyzetekben a legértelmesebb megoldás a teljesen optikai hálózat — optikai switch-ek felhasználásával. Korábban a campus ilyen típusú kiépítésének választásakor a végberendezések alacsony száma — optikai hálózati egységek (ONU) — volt a megkötés. Manapság azonban nemcsak a felhasználói gépek feltételezik a csatlakozást optikai hálózaton keresztül. Ugyanabba a Wi-Fi pontba van beépítve egy POL-hálózattal működő adóvevő, így vezeték nélküli szolgáltatást kapunk a nagysebességű optikai hálózaton keresztül.
Így a Wi-Fi 6 teljeskörű bevezetése kisebb erőfeszítéssel megoldható: IP + POL hálózat kiépítése, a Wi-Fi csatlakoztatása hozzá, és nyugodtan növelhetjük a teljesítményt. Az egyetlen dolog, ami a Wi-Fi pontokkal kapcsolatban szükséges, az a helyi áramellátás. Egyébként semmi sem akadályozza, hogy a hálózatot 10 vagy 50 Gbit/s sebességre fejlesszük.
A teljesen optikai hálózatok kiépítése rendkívül indokolt különböző helyzetekben. Például, nehezen elképzelhető alternatíva van a régi épületek hosszú folyosóiban. Ha még soha nem foglalkozott épületrekonstrukcióval Moszkva közepén, higgye el, hogy nagyon szerencsés: általában az ilyen épületekben a kábelek számára fenntartott járatok tele vannak, és hogy értelmes helyi hálózatot alakítsunk ki, néha az egészet a nulláról kell kezdeni. POL megoldás esetén azonban meg lehet húzni az optikai kábelt, splitterek segítségével elágaztatni és modern hálózatot létrehozni.
Ugyanez vonatkozik az olyan oktatási intézményekre, amelyek régi építészeti stílusban épültek, szállodakomplexumokra és hatalmas épületekre, beleértve a repülőtereket.
A practice what you preach elv alapján az IP LAN + POL modell szerinti hálózati környezetek szervezésében saját magunkkal kezdtük. Másfél éve befejezett hatalmas, több mint 1,4 millió m² alapterületű Huawei kampusz a Sunshan-tónál (Kína) az egyik első példája a HiCampus architektúra megvalósításának; az épületei egyébként a híres európai építészeti emlékek alakját idézik. Belül viszont mindez modern, amennyire csak lehetséges.
A központi épületből az optikai vonalak a szomszédos, 'alárendelt' kampuszokba ágaznak, ahol viszont szintén szétosztják a különböző emeleteken stb. A Wi-Fi 6 hozzáférési pontok, amelyek az egész területet lefedik, ennek megfelelően az optikán 'ülnek'.
A kampuszon egy sor olyan szolgáltatás valósult meg, amelyek stabil, nagy sebességű kapcsolatot igényelnek, beleértve a magas felbontású kamerák által végzett videómegfigyelést. Ezek a kamerák azonban nemcsak megfigyelésre szolgálnak. A kampusz bejáratánál a digitális platform ezeken a kamerákon keresztül arcfelismeréssel azonosítja a dolgozót, aki ezután az RFID-badge-jét a beléptető terminálhoz érinti, és csak a két kritériumnak való sikeres hitelesítés után nyílnak meg előttük az ajtók, biztosítva a vezeték nélküli hálózathoz és a digitális szolgáltatásokhoz való hozzáférést, idegen badge-dzsel nem lehet bejutni. Ezen kívül az egész komplexum területén elérhető a VDI-szolgáltatás (felhőasztali számítógép), konferenciatelefon-rendszer és számos egyéb, a Wi-Fi 6-hoz és optikai kapcsolathoz kapcsolódó szolgáltatás.
A teljesen hálózati optikai megoldások használata egyebek mellett rengeteg helyet takarít meg, és hogy karbantartásukhoz sokkal kevesebb ember szükséges. Így statisztikánk szerint az optikai réteg révén az infrastruktúrába befektetett összeg átlagosan 40%-kal csökkenthető.
Teljesen intelligens vágás
A fizikai megoldások felett, amelyek az optikai és vezeték nélküli adatátviteli környezettel kapcsolatosak, a HiCampusban szorosan alkalmazva van a Horizon intelligens platform, amely a digitális átalakulás céljait szolgálja, és lehetővé teszi, hogy az infrastruktúrából többet hozhassunk ki.
Az infrastruktúrával kapcsolatos feladatokhoz az irányítási réteg használata a platformon .
Az első célja, hogy a gépi tanulás technológiáit felhasználja a hálózat ellenőrzésére. Különösen a ML-algoritmusok lehetővé tették az iMaster NCE CampusInsight O&M 1-3-5 modul számára, hogy egy percen belül érkezzenek a hibaadatai, három percet vesz igénybe a feldolgozás, és öt perc alatt elhárítják azt (további részletekért lásd a cikkünket „”). Így a keletkező hibák 75–90% -a javítható.
A második feladat intelligensebb — különböző szolgáltatások integrálása, amelyek az „okos kampuszzal” kapcsolatosak (ugyanaz a hálózati ellenőrzés, videó megfigyelés stb.).
Amikor a hálózati infrastruktúrában több tucat hozzáférési pont és néhány vezérlő található, semmi nem akadályozza meg, hogy manuálisan rögzítsük a forgalmat és elemezzük azt a Wireshark segítségével. De amikor több ezer hozzáférési pont és több tucat vezérlő van, és ez az egész terület nagy területre van szétszórva, a hibák keresése többszörösen nehezebb lesz. Az egyszerűsítés érdekében kidolgoztuk az iMaster NCE CampusInsight megoldást (amelyről külön ). Segítségével, az eszközöktől gyűjtött információk — Layer-1 / Layer-4 szintű csomagok — alapján gyorsan észlelhetjük a hibákat a hálózati környezetben.
A folyamat a következőképpen néz ki. A platform, mondjuk, azt mutatja, hogy a felhasználónak probléma van a rádióazonosítással. Elemzést végez, és megmutatja, hogy mely lépésnél jelentkezett a probléma. Ha ez a környezettel kapcsolatos, akkor a platform javaslatot tesz a probléma megoldására (az interfészen megjelenik a Resolve gomb). Az alábbi videóban látható, hogyan érkezik a rendszerbe a hibaüzenet, hogy elutasították a RADIUS-t: valószínűleg a felhasználó helytelenül adta meg a jelszót, vagy a jelszó megváltozott. Így, anélkül, hogy kétségbeesetten próbálnánk kideríteni, mi a probléma, rengeteg időt takaríthatunk meg, mivel az összes adatot megőrizzük, és az egyes ütközések előzményeit könnyen megvizsgálhatjuk.
Gyakori történet: a cég tulajdonosa vagy a CTO odajön hozzád, és panaszkodik, hogy egy fontos személy tegnap nem tudott csatlakozni a vezeték nélküli hálózathoz az irodádban. Meg kell oldanod a problémát. Lehet, hogy a negyedéves prémiumod is veszélyben van. Általában a problémát csak úgy lehet megoldani, ha megtalálod azt a VIP felhasználót. Mi van, ha egy magas rangú vezetőről vagy egy államtitkárról van szó, akivel nehéz találkozni, főleg ha meg kell kérni, hogy adja oda a okostelefonját, hogy megoldhasd a problémát? Az ilyen helyzetek elkerülésében segít a Huawei terméke, amely a FusionInsight nagy adatdisztribúciós rendszerünket használja, amely tárolja a hálózati eseményekkel kapcsolatos összes összegyűjtött tudást, lehetővé téve, hogy retrospektív elemzéssel bármilyen hiba forrásáig eljussunk.
Az eszközök és azok összekapcsolhatósága fontos dolog. De ahhoz, hogy igazán „okos” campus-t építsünk, szükség van egy szoftveres rétegre.
Először is, a HiCampus egy felhőplatformot használ a fizikai szint felett. Ez lehet privát, publikus vagy hibrid kivitelben. Erre rakódnak rá a szolgáltatások az adatokkal való munkához. Ez a szoftver összességében adja a digitális platformot. Koncepcionálisan a Relationship, Open, Multi-Ecosystem, Any-Connect elveken alapul, rövidítve ROMA (ezekről és a platformról összességében külön webinárium és poszt is készül). A Horizon biztosítja a környezet elemei közötti összeköttetést, teljessé téve azt, ami később a üzleti mutatókban és a felhasználói kényelemben is megnyilvánul.
A Huawei intelligens működési központja (IOC) figyelemmel kíséri a campus „egészségét”, energiahatékonyságát és biztonságát, valamint átfogó áttekintést nyújt arról, hogy mi történik a campuson. Például a vizualizációs térkép (lásd: ) segítségével látható, hogy a kamera reagált egy gyanús tényezőre, és azonnal képet kaphatunk róla. Ha esetleg tűz történt, az RFID-érzékelők segítségével könnyen ellenőrizhető, hogy mindenki elhagyta-e a helyiséget.
A Huawei hozzáférési pontjaihoz csatlakoztatható további modulok, amelyek RFID, ZigBee vagy Bluetooth technológián működnek, lehetővé teszik, hogy olyan környezetet alakítsunk ki, amely figyelmesen monitorozza a kampusz helyzetét és jelzi a különböző problémákat. Ezenkívül az IOC segítségével kényelmesen végezhetünk valós idejű eszközkészlet-nyilvántartást, és a kampusz intelligens egységként való kezelése számos lehetőséget nyit meg.
Természetesen a piacon a különböző gyártók kínálhatnak olyan megoldásokat, amelyek hasonlóak a HiCampus rendszerhez, például teljesen optikai hozzáférést. Azonban senki sem rendelkezik olyan átfogó architektúrával, amelynek fő előnyeit megpróbáltuk bemutatni a bejegyzésben.
Végül ne felejtsük el, hogy a smart campus megoldásainkról részletes információkat kaphat, sőt egyeseket ki is próbálhat a projektünk weboldalán. .
***
Ne feledje, hogy számos webináriumot tartunk, amelyek nemcsak a magyar nyelvű közönség számára készülnek, hanem globálisan is elérhetőek. A következő hetek webináriumainak listája elérhető itt: .
Forrás: habr.com
