Vi presentiamo una breve panoramica della nuova architettura Huawei — HiCampus, che si basa su un accesso completamente wireless per gli utenti, IP + POL e una piattaforma intelligente sopra l'infrastruttura fisica.
All'inizio del 2020 abbiamo presentato due nuove architetture, utilizzate in precedenza esclusivamente in Cina. Di HiDC, pensata principalmente per il dispiegamento dell'infrastruttura dei data center, si era già parlato in primavera su Habr. Ora consideriamo in generale HiCampus — un'architettura di profilo più ampio.
A cosa serve HiCampus
Il numero elevato di eventi causati dalla pandemia e dalla sua opposizione ha costretto molti a comprendere più rapidamente che i campus sono la base di un nuovo mondo intelligente. Con il termine generico «campus» si uniscono non solo le aree per uffici, ma anche istituti di ricerca, laboratori, università insieme ai campus studenteschi e non solo.
Solo in Russia, alla metà del 2020, Huawei conta oltre mille sviluppatori. Inoltre, fra due o tre anni saranno circa cinque volte di più. E sono concentrati proprio nei campus, dove dobbiamo garantire loro un servizio senza interruzioni su richiesta, senza farli aspettare.
In effetti, per l'utente finale HiCampus rappresenta prima di tutto un ambiente di lavoro più comodo rispetto al passato. Per le imprese, aiuta ad aumentare l'efficienza della produzione e risulta inoltre più facile da gestire.
Nel frattempo, nei campus ci sono sempre più utenti, e ciascuno di loro ha sempre più dispositivi. È bene che non ogni giacca sia ancora dotata di un modulo Wi-Fi: "abbigliamento intelligente" è ancora una rarità, tuttavia non è escluso che presto diventi una consuetudine. Di conseguenza, senza radicali trasformazioni tecnologiche, la qualità del servizio in rete sta diminuendo. Nulla di sorprendente: il consumo di traffico aumenta, cresce il dispendio di energia elettrica e i nuovi servizi richiedono sempre più risorse di vario genere. Nel frattempo, i proprietari delle aziende e i consigli di amministrazione, spesso ispirati dalle velocità con cui avviene la trasformazione digitale intorno a loro, incluso tra i concorrenti, cercano nuove opportunità - in modo rapido ed economico ("Come, nel nostro ufficio non ci sono videocamere di sorveglianza con riconoscimento facciale? Perché?!"). Inoltre, oggi dalla rete ci si aspetta un effetto sinergico: non è più consuetudine implementare una rete solo per avere una rete, né è in linea con i tempi.
Questi problemi HiCampus è progettata per risolvere. Da essa, evidenziamo tre aree, ciascuna delle quali apporta i propri vantaggi nell'architettura. Elenchiamole in ordine crescente:
- completamente wireless;
- completamente ottica;
- intelligente.
Area completamente wireless
La base dell'area completamente wireless è la soluzione di prodotto di Huawei basata sul Wi-Fi di sesta generazione. Rispetto al Wi-Fi 5, consente quattro volte di aumentare il numero di utenti connessi contemporaneamente e liberare gli "abitanti" del campus dalla necessità di doversi connettere alla rete "via cavo".
La nuova gamma di prodotti AirEngine, su cui è costruito l'ambiente wireless di HiCampus, comprende punti di accesso (AP) per i più svariati scenari: che si tratti di utilizzo industriale con IoT o di applicazioni all'aperto. Il design, le dimensioni e i metodi di montaggio dei dispositivi consentono anche tutte le possibili varianti di utilizzo.
Le innovazioni nel TD, come ad esempio il numero aumentato di antenne per la ricezione (ora sono 16), sono dovute al nostro centro di sviluppo a Tel Aviv: i nostri colleghi che lavorano lì hanno portato in Wi-Fi 6 molte delle loro esperienze precedenti nell'ottimizzazione delle reti WiMAX e 5G, grazie alle quali siamo riusciti a ottimizzare seriamente le latenze e la capacità delle unità AirEngine. Di conseguenza, siamo in grado di garantire una capacità non inferiore a quella fissata per ogni cliente: la frase «100 Mbit/s ovunque» nel nostro caso non è solo un modo di dire.
Come è stato possibile? Qui ci riferiamo brevemente alla teoria. Secondo il teorema di Shannon, la capacità di accesso a un punto di accesso è determinata (a) dal numero di flussi spaziali, (b) dalla larghezza di banda e (c) dal rapporto «segnale - rumore». Le modifiche di Huawei rispetto ai prodotti precedenti sono state implementate in tutti e tre i punti. Così, i nostri TD sono in grado di generare fino a 12 flussi spaziali è una volta e mezzo maggiore rispetto ai modelli di punta di altri fornitori. Inoltre, possono supportare otto flussi spaziali con una larghezza di 160 MHz, contro al massimo otto flussi a 80 MHz dei concorrenti. Infine, grazie alla tecnologia Smart Antenna, i nostri punti di accesso mostrano una tolleranza molto maggiore alle interferenze e un livello di RSSI significativamente più alto nella ricezione da parte del cliente.
Alla fine del 2019, i nostri colleghi di Tel Aviv hanno ricevuto il massimo riconoscimento all'interno dell'azienda proprio per aver raggiunto su un chip con supporto per Wi-Fi 802.11ax un valore di «segnale - rumore» (SNR) superiore a quello di un altro noto produttore americano. Il risultato è stato ottenuto sia grazie all'uso di nuovi materiali che mediante una base algoritmica più sofisticata integrata nel processore. Da qui nascono anche altri vantaggi del Wi-Fi 6 «nella versione Huawei». In particolare, è stato implementato il meccanismo multi-user MIMO, grazie al quale a un utente possono essere assegnati fino a otto flussi spaziali; il MU-MIMO è progettato per massimizzare l'utilizzo di tutte le risorse antenne del punto di accesso per la trasmissione delle informazioni ai clienti. Certo, otto flussi non saranno utilizzati simultaneamente da uno smartphone, ma possono benissimo essere dedicati a un laptop di ultima generazione o a un complesso VR di utilizzo industriale.
Pertanto, con 16 flussi spaziali a livello fisico è possibile raggiungere soglie di 10 Gbit/s per punto. A livello di traffico applicativo, l'efficienza del mezzo di trasmissione dei dati sarà del 78-80%, ovvero circa 8 Gbit/s. Precisiamo che questo è valido nel caso di utilizzo di canali a 160 MHz. Naturalmente, Wi-Fi 6 è principalmente progettato per connessioni massicce, e se ci sono decine di dispositivi, ognuno di essi non avrà una velocità così straordinaria.
In laboratorio abbiamo effettuato numerosi test utilizzando l'utilità di carico iPerf, registrando che due punti hi-end Huawei della gamma AirEngine, utilizzando otto flussi spaziali ciascuno largo 160 MHz, scambiano dati a livello applicativo a una velocità di circa 8,37 Gbit/s. È necessario fare una nota: sì, il loro firmware è speciale, progettato per svelare il potenziale dell'hardware durante i test; tuttavia, il fatto rimane.
A proposito, Huawei ha in Russia un Joint Validation Lab con un ampio parco di attrezzature Wi-Fi. In passato utilizzavamo in esso dispositivi con chip M.2 di altri produttori, ora dimostriamo le prestazioni del Wi-Fi 6 su telefoni di produzione propria, come il P40.
Dalle illustrazioni sopra si può vedere che in un'unità costruttiva, di cui ci sono quattro nei punti di accesso, ci sono anche quattro elementi — in totale 16 antenne riceventi e trasmittenti, che funzionano in modalità dinamica. Per quanto riguarda beamforming, grazie all'uso di un numero maggiore di antenne su un'unità, riesce a formare un fascio più stretto e lungo e ad 'accompagnare' il cliente più affidabilmente, garantendo un'esperienza utente migliore.
Grazie all'uso di materiali brevettati aggiuntivi, si ottengono elevate prestazioni elettriche dell'antenna stessa. Da qui una minore percentuale di perdite di segnale e parametri di riflessione del segnale decisamente più favorevoli.
Nei nostri laboratori abbiamo condotto più volte test per confrontare la forza del segnale dei punti di accesso a distanza di copertura uguale. Nell'illustrazione sopra si può vedere che su treppiedi sono installati due TD che supportano Wi-Fi 6: uno (rosso) con antenne smart, di Huawei, l'altro senza. La distanza dal punto al telefono è di 13 m in entrambi i casi. A parità di condizioni — stesso intervallo di frequenze di 5 GHz, frequenza di canale di 20 MHz, ecc. — in media la differenza nella forza del segnale tra i dispositivi è di 3 dBm, con il vantaggio dalla parte del punto Huawei.
Nel secondo test sono stati utilizzati gli stessi punti Wi-Fi 6, lo stesso intervallo di 20 MHz, lo stesso taglio di 5 GHz. A una distanza di 13 m non si osservano differenze significative, ma appena aumentiamo la distanza di due volte, i risultati si discostano quasi di un ordine di grandezza (7 dBm) — a favore del nostro AirEngine.
Utilizzando tecnologie 5G — DynamicTurbo, grazie alle quali nel contesto della rete wireless si dà priorità al traffico degli utenti VIP, otteniamo un servizio che prima non esisteva nell'ambito Wi-Fi (ad esempio, un top manager non chiederà regolarmente perché ha una connessione così debole). Fino ad ora, questi servizi sono stati quasi esclusivamente patrimonio del mondo delle reti cablate — sia TDM che IP Hard Pipe, con allocazione di tunnel MPLS.
Inoltre, Wi-Fi 6 realizza il concetto di roaming senza soluzione di continuità. Tutto grazie al fatto che il meccanismo di migrazione tra i punti è stato modificato: prima l'utente si collega al nuovo e solo dopo si disconnette dal vecchio. Questa novità ha un effetto positivo sul funzionamento in scenari come la telefonia tramite Wi-Fi, la telemedicina e l'automotive, ovvero il funzionamento di robot autonomi, droni, ecc., per i quali è fondamentale mantenere costante la connessione con il centro di controllo.
Nel mini-video sopra, in forma ludica, viene riflesso un caso piuttosto moderno di applicazione del Wi-Fi 6 di Huawei. Gli occhiali VR del cane in tuta rossa sono "agganciati" al punto AirEngine, che si commuta rapidamente e garantisce ritardi minimi nella trasmissione delle informazioni. Un altro cane ha avuto meno fortuna: occhiali simili, indossati sulla testa, sono collegati a un TD di un altro fornitore (per motivi etici, naturalmente, non lo nomineremo), e anche se i problemi e i lag non sono fatali, ostacolano la sovrapposizione dell'ambiente virtuale con lo spazio circostante in tempo reale.
All'interno della Cina, l'architettura viene impiegata a tutto campo. Con le sue soluzioni, sono stati costruiti circa 600 campus, di cui buona parte segue i principi di HiCampus dall'inizio alla fine.
Come dimostra la pratica, l'applicazione di HiCampus è più efficace per il lavoro collaborativo negli spazi ufficio, nelle "fabbriche intelligenti" con i loro robot autonomi mobili - AGV, così come nei luoghi di grande affollamento. Ad esempio, nell'aeroporto internazionale di Pechino, dove è stata installata una rete Wi-Fi 6 che offre servizi wireless ai passeggeri in tutta la zona; tra l'altro grazie all'infrastruttura del campus, l'aeroporto è riuscito a ridurre i tempi di attesa in coda del 15% e risparmiare il 20% sul personale.
Sezione completamente ottica
Sempre più spesso costruiamo campus secondo un nuovo modello - IP + POL, e senza seguire le capricciose mode tecnologiche. L'approccio predominante in precedenza, in cui, installando l'infrastruttura di rete nell'edificio, portavamo la fibra fino al piano e poi facevamo la distribuzione in rame, imponeva severe limitazioni all'architettura. Bastava un semplice upgrade per dover sostituire praticamente tutto l'ambiente a livello del piano. Anche il materiale, il rame, non è ideale: sia dal punto di vista della capacità di trasmissione, sia dal punto di vista del ciclo di vita, sia dal punto di vista dello sviluppo futuro dell'ambiente. Certo, il rame era comprensibile a tutti e permetteva di creare soluzioni di rete semplici in modo rapido ed economico. Tuttavia, considerando il costo totale di proprietà e il potenziale di upgrade della rete, nel 2020 il rame perde a favore della fibra ottica.
In particolare, il vantaggio della rete ottica emerge chiaramente quando è necessario pianificare un lungo ciclo di vita delle infrastrutture (e valutare i costi a lungo termine), oltre a quando ci si aspetta una seria evoluzione. Ad esempio, è necessario che nel ambiente operino continuamente telecamere 4K e televisori 8K, o altro digital signage ad alta risoluzione. In tali situazioni, la soluzione più ragionevole è l'applicazione di una rete completamente ottica, utilizzando commutatori ottici. In passato, un fattore limitante nella scelta di questo modello per la costruzione del campus era il numero ridotto di terminali finali, gli optical network units (ONU). Attualmente, non solo le macchine degli utenti prevedono la possibilità di connessione ai terminali tramite rete ottica. Nella stessa punto Wi-Fi viene inserito un trasmettitore e ricevitore che lavora con la rete POL, e otteniamo un servizio wireless attraverso una rete ottica ad alta velocità.
In questo modo, implementare completamente Wi-Fi 6 può avvenire con poca difficoltà: è sufficiente stabilire una rete IP + POL, collegare il Wi-Fi a essa e aumentare tranquillamente la capacità. L'unica cosa che è necessaria con i punti Wi-Fi è l'alimentazione locale. Per il resto, nulla ci impedisce di portare la rete fino a 10 o 50 Gbit/s.
L'implementazione di reti completamente ottiche è conveniente in molti casi. Ad esempio, è difficile immaginare un'alternativa nei vecchi edifici con lunghi corridoi. Se non hai mai effettuato un ristrutturazione in un edificio nel centro di Mosca, credimi, sei stato molto fortunato: di solito, tutti i passaggi per i cavi in tali strutture sono occlusi, e per organizzare una rete locale in modo adeguato, talvolta bisogna fare tutto da zero. Tuttavia, nel caso di una soluzione POL, è possibile stendere un cavo ottico, distribuirlo con splitter e creare una rete moderna.
Lo stesso vale per le istituzioni educative con edifici di vecchia architettura, complessi alberghieri e grandi edifici, inclusi gli aeroporti.
Seguendo il principio del practice what you preach, nell'organizzazione delle reti basate sul modello IP LAN + POL, abbiamo iniziato da noi stessi. Il campus Huawei sul lago Sunshan (Cina), completato un anno e mezzo fa e con una superficie totale di oltre 1,4 milioni di m², è uno dei primi casi di attuazione dell'architettura HiCampus; i suoi edifici, peraltro, riproducono l'aspetto di celebri monumenti dell'architettura europea. All'interno, invece, tutto è moderno, per quanto possibile.
Dall'edificio centrale, le linee ottiche si diramano verso i campus vicini, dove, a loro volta, vengono distribuite ai vari piani e così via. I punti di accesso Wi-Fi 6, che coprono l'intera area, sono quindi collegati tramite fibra ottica.
Nel campus è stato implementato un ampio spettro di servizi che richiedono una connessione stabile ad alta velocità, tra cui sorveglianza video tramite telecamere ad alta definizione. Tuttavia, non servono solo a questo scopo. All'ingresso del campus, la piattaforma digitale identifica il dipendente tramite il riconoscimento facciale grazie a queste stesse telecamere, dopodiché il dipendente avvicina il proprio badge RFID al terminale d'accesso, e solo dopo una autenticazione positiva secondo due criteri, le porte si apriranno e verrà fornito l'accesso alla rete wireless e ai servizi digitali del campus; non sarà possibile entrare con un badge non proprio. Inoltre, in tutto il complesso sono disponibili servizi VDI (desktop cloud), un sistema di videoconferenza e molti altri servizi, tutti connessi tramite Wi-Fi 6 e fibra ottica.
L'uso di soluzioni ottiche completamente cablate, tra l'altro, consente un notevole risparmio di spazio e per la loro gestione è necessario un numero di persone significativamente ridotto. Pertanto, secondo le nostre statistiche, mediamente gli investimenti nell'infrastruttura grazie al livello ottico sono ridotti del 40%.
Un'implementazione completamente intelligente
Sopra le soluzioni fisiche legate all'ambiente ottico e alla trasmissione wireless, in HiCampus è fortemente utilizzata la piattaforma intelligente Horizon, che serve agli scopi della trasformazione digitale e consente di ottenere un maggiore valore dall'infrastruttura.
Per le operazioni legate all'infrastruttura stessa, viene utilizzato il corrispondente strato di gestione sulla piattaforma .
Il suo primo scopo è quello di utilizzare tecnologie di machine learning per il controllo della rete. In particolare, gli algoritmi ML hanno reso possibile implementare nel modulo CampusInsight O&M 1-3-5 di iMaster NCE: in meno di un minuto arrivano informazioni su un errore, tre minuti vengono impiegati per elaborarlo e cinque minuti per risolverlo (per maggiori dettagli vedi il nostro articolo «»). In questo modo, vengono corretti ben il 75–90% degli errori che si verificano.
Il secondo compito è più intellettuale: integrare diversi servizi legati al 'campus intelligente' (lo stesso controllo della rete, videosorveglianza, ecc.).
Quando nell'infrastruttura di rete ci sono decine di punti di accesso e un paio di controller, non c'è nulla di male nel catturare il traffico e analizzarlo manualmente con Wireshark. Ma quando i punti sono migliaia, i controller sono decine e tutta questa infrastruttura è distribuita su una vasta area, cercare guasti diventa notevolmente più difficile. Per semplificare il compito, abbiamo sviluppato la soluzione iMaster NCE CampusInsight (su cui abbiamo avuto un altro ). Con esso, accumulando informazioni dai dispositivi — pacchetti di livello Layer-1 / Layer-4 — è possibile identificare rapidamente i guasti nell'ambiente di rete.
Il processo appare come segue. La piattaforma, ad esempio, ci mostra che l'utente ha problemi con l'autenticazione radio. Essa conduce un'analisi e indica in quale fase sia stato riscontrato il problema. E se questo è legato all'ambiente, la piattaforma ci offrirà di risolvere il problema (nell'interfaccia appare il pulsante Risolvi). Nel video qui sotto viene mostrato come il sistema riceve la notifica di un reject RADIUS: probabilmente, l'utente ha inserito una password errata oppure la password è stata modificata. In questo modo, senza tentativi frenetici di capire qual è il problema, si riesce a risparmiare molto tempo, dato che tutti i dati vengono salvati e la cronologia di qualsiasi conflitto può essere facilmente studiata.
Una storia comune: arriva da voi il proprietario dell'azienda o il CTO e si lamenta del fatto che una certa persona importante non è riuscita a connettersi alla rete wireless ieri nel vostro ufficio. È necessario risolvere la questione. Potrebbe essere a rischio il premio trimestrale. In una situazione normale, non è possibile risolvere il problema senza trovare quel VIP utente. E se fosse un top manager o un vice ministro, con cui è difficile anche incontrarsi, figuriamoci chiedergli il telefono per risolvere il problema? Per evitare situazioni simili, aiuta il prodotto Huawei che utilizza il nostro distribuito di big data FusionInsight, che conserva tutto il volume di conoscenze accumulate su ciò che è accaduto nella rete, permettendo di risalire alle cause di qualsiasi malfunzionamento tramite l'analisi retrospettiva.
Dispositivi e la loro connettività sono questioni importanti. Ma per costruire un campus veramente "intelligente", è necessaria un'integrazione software.
Prima di tutto, in HiCampus sopra il livello fisico si utilizza una piattaforma cloud. Questa può essere di tipo privato, pubblico o ibrido. Su di essa si sovrappongono i servizi per il lavoro con i dati. Tutta questa somma di software costituisce la piattaforma digitale. Da un punto di vista concettuale, essa si basa sui principi Relationship, Open, Multi-Ecosystem, Any-Connect — in breve ROMA (su di essi e sulla piattaforma in generale ci sarà anche un webinar separato e un post successivo). Fornendo connessioni tra i componenti dell'ambiente, Horizon ne rende l'intero più coerente, come confermato dai risultati aziendali e dal comfort degli utenti.
A sua volta, il centro di gestione intelligente Huawei IOC (Intelligent Operation Center) è progettato per monitorare la "salute" del campus, l'efficienza energetica e la sicurezza e, soprattutto, offre una visione complessiva di ciò che accade nel campus. Ad esempio, grazie a un diagramma di visualizzazione chiaro (vedi. ) sarà possibile vedere che una telecamera ha reagito a un fattore di allerta e si può ottenere immediatamente l'immagine da essa. Se si dovesse verificare un incendio, attraverso i sensori RFID è facile controllare se tutte le persone hanno lasciato il locale.
Grazie al fatto che ai punti di accesso Huawei è possibile collegare moduli aggiuntivi che funzionano tramite RFID, ZigBee o Bluetooth, non è difficile creare un ambiente che monitori attivamente la situazione nel campus e segnali una varietà di problemi. Inoltre, tramite l'IOC è facile effettuare un inventario delle risorse in tempo reale, e in generale gestire il campus come un'unità intelligente apre molte possibilità.
Certo, singoli fornitori sul mercato possono offrire alcune soluzioni simili a quelle incluse in HiCampus, come l'accesso completamente ottico. Tuttavia, nessuno ha a disposizione un'architettura integrale, i principali vantaggi della quale abbiamo cercato di evidenziare nel post.
E per finire, vogliamo aggiungere che puoi scoprire maggiori dettagli sulle nostre soluzioni per smart campus, e persino provarne alcune, sul sito del nostro progetto .
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E non dimenticate i nostri numerosi webinar, tenuti non solo nel segmento di lingua russa, ma anche a livello globale. L'elenco dei webinar per le prossime settimane è disponibile su .
Fonte: habr.com
