Presentiamo una 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 che erano state utilizzate esclusivamente in Cina. Di HiDC, progettato principalmente per l'implementazione di infrastrutture per i data center, si era già discusso in primavera su Habr. Ora esploriamo in termini generali HiCampus — un'architettura di profilo più ampio.
Perché è necessario HiCampus
L'ondata di eventi causati dalla pandemia e dalla sua opposizione ha inevitabilmente spinto molti a comprendere più rapidamente che i campus rappresentano la base di un nuovo mondo intelligente. Con il termine "campus" si riuniscono non solo le zone ufficio, ma anche istituti di ricerca, laboratori, università insieme ai campus studenteschi e non solo.
Solo in Russia, a metà del 2020, Huawei conta oltre mille sviluppatori. Inoltre, nei prossimi due o tre anni, il loro numero sarà circa cinque volte maggiore. Sono concentrati proprio nei campus, dove dobbiamo garantire loro un servizio senza interruzioni, senza farli attendere.
Per l'utente finale, HiCampus rappresenta fondamentalmente un ambiente lavorativo più comodo rispetto al passato. Per le aziende aiuta a migliorare l'efficienza produttiva e risulta più facile da gestire.
Nel frattempo, nei campus ci sono sempre più utenti e anche un numero crescente di dispositivi. È una fortuna che non ogni giacca sia ancora dotata di un modulo Wi-Fi: i "vestiti intelligenti" sono ancora una rarità, ma non è escluso che presto diventeranno comunemente usati. Di conseguenza, senza trasformazioni tecnologiche radicali, la qualità del servizio in rete sta diminuendo. Non c'è da stupirsi: il consumo di traffico aumenta, cresce il consumo di energia elettrica e nuovi servizi richiedono sempre più risorse di vario tipo. Nel frattempo, i proprietari delle aziende e i consigli di amministrazione, spesso ispirati dal ritmo della trasformazione digitale che si sta verificando attorno a loro, inclusi i concorrenti, desiderano nuove opportunità — in modo rapido ed economico ("Cosa? Non abbiamo una videosorveglianza con riconoscimento facciale in ufficio? Perché?!"). Inoltre, dalle infrastrutture di rete oggi ci si aspetta un effetto sinergico: non è più consueto implementare una rete solo per il suo stesso bene, né è nello spirito dei tempi.
Questi problemi sono quelli che HiCampus si propone di risolvere. Identifichiamo tre aspetti, ognuno dei quali apporta i propri vantaggi all'architettura. Elenchiamoli in ordine dal livello più basso a quello più alto:
- completamente wireless;
- completamente ottico;
- intelligente.
Aspetto completamente wireless
La base dell'aspetto completamente wireless è la soluzione di prodotto Huawei basata su Wi-Fi di sesta generazione. Rispetto al Wi-Fi 5, consente quattro volte di aumentare il numero di utenti connessi contemporaneamente e di liberare gli "abitanti" del campus dalla necessità di collegarsi alla rete "via cavo".
La nuova linea di prodotti AirEngine, su cui si basa l'ambiente wireless di HiCampus, include punti di accesso (AP) per i più svariati scenari: che siano per uso industriale con IoT o per applicazioni all'aperto. Il design, le dimensioni e i modi di montaggio dei dispositivi consentono anche tutte le varianti di utilizzo.
Le innovazioni nei AP, come ad esempio il numero aumentato di antenne per la ricezione (ora 16), sono frutto del nostro centro di sviluppo a Tel Aviv: i colleghi che lavorano lì hanno portato nel Wi-Fi 6 molte delle loro esperienze precedenti nell'ottimizzazione delle reti WiMAX e 5G, grazie alle quali sono riusciti a ottimizzare notevolmente le latenze e la capacità di banda degli AP AirEngine. Di conseguenza, siamo in grado di garantire una capacità non inferiore a una certa soglia per ogni cliente: l'affermazione "100 Mbit/s ovunque" nel nostro caso non è solo una frase vuota.
Come è stato possibile? Qui facciamo un breve riferimento alla teoria. Secondo il teorema di Shannon, la capacità di un punto di accesso è determinata (a) dal numero di flussi spaziali, (b) dalla larghezza di banda e © dal rapporto "segnale - rumore". Le modifiche di Huawei rispetto ai prodotti precedenti sono state apportate su tutti e tre i punti. Infatti, i nostri AP sono in grado di formare fino a 12 flussi spaziali — una volta e mezzo superiore rispetto ai modelli di punta di altri produttori. Inoltre, possono supportare otto flussi spaziali con una larghezza di 160 MHz, contro al massimo otto flussi di 80 MHz dei concorrenti. Infine, grazie alla tecnologia Smart Antenna, i nostri punti di accesso mostrano una tolleranza significativamente maggiore alle interferenze e un livello RSSI più alto durante la 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 il fatto di essere riusciti a ottenere su un chip con supporto Wi-Fi 802.11ax un rapporto segnale-rumore (SNR) superiore a quello di un altro noto produttore statunitense. Il risultato è stato raggiunto sia grazie all'uso di nuovi materiali, sia grazie a una base algoritmica più avanzata, integrata nel processore. Ecco quindi altri vantaggi del Wi-Fi 6 'nella sua interpretazione Huawei'. In particolare, è stato implementato il meccanismo multi-user MIMO, che consente di assegnare fino a otto flussi spaziali a un singolo utente; il MU-MIMO è progettato per utilizzare tutte le risorse antenne del punto di accesso nella trasmissione delle informazioni ai clienti. Certamente, otto flussi non saranno assegnati a uno smartphone, ma a un laptop di ultima generazione o a un complesso VR di utilizzo industriale – perfettamente.
Pertanto, con 16 flussi spaziali a livello fisico, è possibile raggiungere un limite di 10 Gbit/s per punto. A livello di traffico applicativo, l'efficacia dell'ambiente di trasmissione dati sarà del 78-80%, ovvero circa 8 Gbit/s. Precisando, questo è valido nel caso di utilizzo di canali a 160 MHz. Naturalmente, il Wi-Fi 6 è principalmente progettato per connessioni di massa, e se ce ne sono decine, non ciascuna di esse sarà così incredibilmente veloce.
In condizioni di laboratorio abbiamo condotto più volte test utilizzando lo strumento di carico iPerf - e abbiamo registrato che due punti di accesso hi-end Huawei della serie AirEngine, utilizzando otto flussi spaziali ciascuno con una larghezza di 160 MHz, scambiano dati a livello applicativo a una velocità di circa 8,37 Gbit/s. È importante notare: sì, hanno un firmware speciale, progettato per liberare il potenziale dell'attrezzatura durante i test, ma il fatto rimane un fatto.
A proposito, Huawei ha in Russia un Joint Validation Lab con un ampio parco di attrezzatura Wi-Fi. In passato abbiamo utilizzato dispositivi con chip M.2 di altri produttori, ora invece mostriamo le prestazioni del Wi-Fi 6 su telefoni di nostra produzione, come il P40.
Nelle illustrazioni sopra si può vedere che all'interno dell'unità costruttiva, di cui nella punto di accesso ce ne sono quattro, è presente anche un totale di quattro elementi - in tutto 16 antenne riceventi e trasmittenti, funzionanti in modalità dinamica. Per quanto riguarda il beamforming, grazie all’utilizzo di un numero maggiore di antenne, è possibile formare un fascio più stretto e lungo, 'seguendo' meglio il cliente e garantendo un'esperienza utente migliorata.
Grazie all'uso di materiali brevettati addizionali, si ottengono elevate prestazioni elettriche per l'antenna stessa. Da qui anche una percentuale inferiore di perdite del segnale ed un miglioramento notevole nei parametri di riflessione del segnale.
Nei nostri laboratori abbiamo più volte effettuato test di confronto della potenza del segnale dei punti di accesso a una distanza di copertura identica. Nelle illustrazioni sopra è visibile che su treppiedi sono stati montati due punti di accesso, sostenendo il Wi-Fi 6: uno (rosso) con antenne smart, di Huawei, l'altro senza. La distanza dal punto al telefono in entrambi i casi è di 13 m. Con le stesse condizioni - medesimo intervallo di frequenza di 5 GHz, frequenza del canale di 20 MHz, ecc. - in media la differenza nella potenza del segnale tra i dispositivi è di 3 dBm, e il vantaggio è a favore del punto di accesso Huawei.
Nel secondo test sono stati usati gli stessi punti Wi-Fi 6, lo stesso intervallo di 20 MHz, lo stesso range di 5 GHz. A una distanza di 13 m non si osservano differenze significative, ma una volta che raddoppiamo la distanza, i parametri divergono quasi di un ordine di grandezza (7 dBm) - a favore del nostro AirEngine.
Utilizzando tecnologie 5G - DynamicTurbo, grazie alle quali viene prioritizzato il traffico degli utenti VIP sulla base dell'ambiente wireless, otteniamo un servizio che in precedenza non era disponibile nell'ambiente Wi-Fi (ad esempio, un top manager dell'azienda non chiederà continuamente perché la sua connessione è così debole). Fino a quel momento, tali funzionalità erano quasi esclusivamente appannaggio delle reti cablate - sia TDM che IP Hard Pipe, con assegnazione di tunnel MPLS.
Wi-Fi 6 realizza il concetto di roaming senza soluzione di continuità. Questo è reso possibile grazie a un meccanismo di migrazione tra i punti modificato: prima l'utente si connette al nuovo punto e solo dopo si disconnette dal vecchio. Questa innovazione ha un impatto positivo sulle prestazioni in scenari come la telefonia su Wi-Fi, la telemedicina e l'automotive, in particolare nel funzionamento di robot autonomi, droni e simili, per i quali è cruciale mantenere una connessione continua con il centro di controllo.
Nel mini-video sopra è presentato in modo ludico un caso d'uso piuttosto moderno del Wi-Fi 6 di Huawei. Un cane in tuta rossa ha un visore VR "collegato" al punto AirEngine, che passa rapidamente da un punto all'altro garantendo ritardi minimi nella trasmissione delle informazioni. Un altro cane ha avuto meno fortuna: gli occhiali simili, indossati sulla sua testa, sono collegati a un TD di un altro fornitore (per motivi etici, ovviamente, non ci saremmo mai permessi di nominarlo), e sebbene le interruzioni e i lag non siano fatali, ostacolano la sovrapposizione dell'ambiente virtuale con lo spazio circostante in tempo reale.
All'interno della Cina questa architettura è ampiamente utilizzata. Circa 600 campus sono stati costruiti utilizzando le sue soluzioni, di cui buona parte segue i principi di HiCampus dall'inizio alla fine.
L'esperienza dimostra che l'applicazione di HiCampus è più efficace per il lavoro di squadra negli spazi per uffici, nelle "fabbriche intelligenti" con i loro robot autonomi in movimento - AGV, così come in luoghi affollati. Ad esempio, nell'aeroporto internazionale di Pechino, è stata implementata una rete Wi-Fi 6 che offre servizi wireless ai passeggeri su tutta la sua area; tra l'altro, grazie all'infrastruttura del campus, l'aeroporto è riuscito a ridurre i tempi di attesa in coda del 15% e a risparmiare il 20% sul personale.
Sezione completamente ottica
Sempre più spesso costruiamo campus secondo un nuovo modello - IP + POL, e non ci sottomettiamo affatto ai capricci della moda tecnologica. L'approccio precedente, in cui, nell'implementazione dell'infrastruttura di rete in un edificio, si portava la fibra fino al piano, per poi diramare in rame, imponeva gravi limitazioni all'architettura. Era sufficiente che, in caso di necessità di aggiornamento, si doveva cambiare praticamente tutto l'ambiente a livello di piano. Anche il materiale, il rame, non è ideale: né per quanto riguarda la capacità di trasmissione, né per il ciclo di vita, né per lo sviluppo futuro dell'ambiente. Certo, il rame era comprensibile a tutti e permetteva di creare soluzioni di rete semplici rapidamente e a basso costo. Tuttavia, in termini di costo totale di possesso e di potenziale di aggiornamento della rete, nel 2020 il rame perde rispetto alla fibra ottica.
Il predominio della fibra ottica diventa particolarmente evidente quando è necessario pianificare un lungo ciclo di vita per l'infrastruttura (e valutare le spese nel lungo termine), così come quando è prevista una seria evoluzione. Ad esempio, è necessario che nell'ambiente funzionino continuamente telecamere 4K e TV 8K o altro digital signage ad alta risoluzione. In tali situazioni, la scelta più ragionevole sarebbe l'applicazione di una rete completamente ottica - utilizzando switch ottici. In passato, il fattore limitante nella scelta a favore di questo modello di costruzione del campus era il numero esiguo di terminali finali - unità di rete ottiche (ONU). Oggi, non solo le macchine degli utenti prevedono la possibilità di collegamento tramite terminali a una rete ottica. Nella stessa Wi-Fi access point viene inserito un trasmettitore-ricevitore che lavora con la rete POL, e otteniamo un servizio wireless attraverso una rete ottica ad alta velocità.
In questo modo, è possibile implementare completamente il Wi-Fi 6 con un impegno minimo: configurare una rete IP + POL, collegare il Wi-Fi ad essa e aumentare comodamente le prestazioni. L'unica cosa di cui abbiamo bisogno è un'alimentazione elettrica locale per i punti Wi-Fi. Per il resto, nulla ci impedisce di portare la rete a 10 o 50 Gbit/s.
L'implementazione di reti completamente ottiche è sensata in molti casi. Ad esempio, è difficile immaginare un'alternativa in edifici antichi con lunghe travi. Se non hai mai svolto lavori di 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 intasati, e per organizzare una rete locale in modo adeguato, a volte bisogna rifare tutto da capo. Tuttavia, con la soluzione POL è possibile posare la fibra ottica, diramarla con splitter e creare una rete moderna.
Lo stesso vale per le istituzioni educative con edifici storici, complessi alberghieri e vaste strutture, inclusi gli aeroporti.
Seguendo il principio del "praticare ciò che si predica", nella creazione di reti basate su IP LAN + POL abbiamo iniziato da noi stessi. Il grande 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 realizzazione dell'architettura HiCampus; gli edifici, tra l'altro, riproducono l'aspetto di noti monumenti dell'architettura europea. All'interno, invece, tutto è modernissimo, per quanto possibile.
Dall'edificio centrale, le linee ottiche si diramano verso i campus vicini, dove, a loro volta, si distribuiscono sui piani, ecc. I punti di accesso Wi-Fi 6, che coprono l'intero territorio, si basano quindi proprio sulla fibra ottica.
Nel campus è implementata una gamma completa di servizi che richiedono una connessione stabile e ad alta velocità, compresa la videosorveglianza tramite telecamere ad alta risoluzione. Queste, però, non servono solo per la videosorveglianza. All'ingresso del campus, la piattaforma digitale identifica il dipendente tramite il riconoscimento facciale, poi questi avvicina il proprio badge RFID al terminale di accesso, e solo dopo una riuscita autenticazione su due criteri, si aprono le porte e si fornisce accesso alla rete wireless e ai servizi digitali del campus; non sarà possibile accedere con un badge altrui. Inoltre, su tutta l'area del complesso sono disponibili i servizi VDI (desktop in cloud), il sistema di videoconferenza e molti altri servizi legati al Wi-Fi 6 con connessione ottica.
L'uso di soluzioni ottiche completamente cablate, oltre a tutto il resto, fa risparmiare un sacco di spazio, e richiede anche molte meno persone per la manutenzione. Pertanto, secondo le nostre statistiche, gli investimenti in infrastrutture si riducono in media del 40% grazie allo strato ottico.
Taglio completamente intelligente
Sopra le soluzioni fisiche collegate all'ambiente di trasferimento dati ottico e wireless, nella struttura HiCampus è fortemente impiegata la piattaforma intelligente Horizon, che serve agli obiettivi di trasformazione digitale e consente di ottenere maggiori benefici dall'infrastruttura.
Per le esigenze legate all'infrastruttura, si utilizza il livello di gestione della piattaforma .
Il suo primo scopo è utilizzare tecnologie di apprendimento automatico per monitorare la rete. In particolare, gli algoritmi di ML hanno permesso di implementare nel iMaster NCE il modulo CampusInsight O&M 1-3-5: le informazioni sugli errori arrivano in un minuto, ci vogliono tre minuti per elaborarle e cinque minuti per risolverle (maggiori dettagli possono essere trovati nel nostro articolo “”). In questo modo vengono risolti il 75–90% degli errori che si presentano.
Il secondo obiettivo è più intelligente: integrare vari servizi legati al "campus intelligente" (come il controllo della rete, la videosorveglianza, ecc.).
Quando nell'infrastruttura di rete ci sono diverse decine di punti di accesso e un paio di controller, non c'è nulla che impedisca di raccogliere il traffico e analizzarlo manualmente con Wireshark. Ma quando ci sono migliaia di punti di accesso, decine di controller, e il tutto è distribuito su un'ampia area, trovare malfunzionamenti diventa molto più difficile. Per semplificare il compito, abbiamo sviluppato la soluzione iMaster NCE CampusInsight (di cui abbiamo avuto un comunicato separato ). Con essa, accumulando informazioni dai dispositivi — pacchetti di livello Layer-1 / Layer-4 — è possibile identificare rapidamente i malfunzionamenti 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 analizza e indica in quale passaggio si è verificato il problema. E se questo è legato all'ambiente, la piattaforma ci suggerirà come risolverlo (nel'interfaccia apparirà il pulsante Risolvi). Nel video qui sotto si può vedere come nel sistema arriva una notifica di un rifiuto RADIUS: è probabile che l'utente abbia inserito erroneamente la password o che la password sia cambiata. In questo modo, senza tentativi frenetici di capire cosa non va, si riesce a risparmiare un sacco di tempo, dato che tutti i dati vengono salvati e la cronologia di qualsiasi collisione è facile da esaminare.
Una storia comune: il proprietario di un’azienda o il CTO si avvicina lamentando che una persona importante non è riuscita a connettersi alla rete wireless ieri nel tuo ufficio. È necessario risolvere il problema. Potrebbe essere a rischio il premio trimestrale. In una situazione normale, non è possibile risolvere il problema senza trovare quel VIP. E se fosse un alto dirigente o un vice ministro, con cui è difficile incontrarsi, tanto meno chiedere il suo smartphone per indagare sul problema? Evitare tali situazioni è possibile grazie al prodotto Huawei, che utilizza la nostra distribuzione di big data FusionInsight, che memorizza tutto il volume di conoscenze accumulate su quanto accaduto nella rete, permettendo di risalire all'origine di qualsiasi malfunzionamento tramite analisi retrospettiva.
I dispositivi e la loro connettività sono importanti. Ma per costruire un campus davvero 'intelligente', è necessaria una sovrastruttura software.
Innanzitutto, in HiCampus viene utilizzata una piattaforma cloud sopra il livello fisico. Può avere un'implementazione privata, pubblica o ibrida. Su di essa si sovrappongono i servizi per il lavoro con i dati. Questa somma di software è ciò che costituisce la piattaforma digitale. Dal punto di vista concettuale, essa si basa sui principi Relationship, Open, Multi-Ecosystem, Any-Connect — in breve ROMA (di cui parleremo in un webinar e un post separati). Garantendo la connessione tra i componenti dell'ambiente, Horizon lo rende più coerente, il che si riflette sia nelle prestazioni aziendali sia nel comfort degli utenti.
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 fornisce una panoramica generale di ciò che accade nel campus. Ad esempio, grazie a uno schema di visualizzazione chiaro (vedi. ) sarà possibile vedere che una telecamera ha reagito a un fattore di allerta, e si potrà ottenere immediatamente l'immagine da essa. Se si verifica un incendio, i sensori RFID permettono di verificare facilmente se tutte le persone hanno lasciato l'edificio.
Inoltre, poiché ai punti di accesso Huawei è possibile collegare moduli aggiuntivi che operano via RFID, ZigBee o Bluetooth, è facile creare un ambiente che monitora attentamente la situazione nel campus e segnala vari problemi. Inoltre, grazie all'IOC, è comodo effettuare l'inventario degli asset in tempo reale, e in generale, lavorare con il campus come unità intelligente apre a un'enorme varietà di possibilità.
Naturalmente, singoli venditori sul mercato possono offrire alcune soluzioni simili a quelle incluse in HiCampus, come l'accesso completamente ottico. Tuttavia, nessuno dispone di un'architettura completa, i principali vantaggi della quale abbiamo cercato di illustrare nel post.
Infine, ricordiamo che è possibile scoprire ulteriori dettagli sulle nostre soluzioni per il campus intelligente, e provare anche alcune di esse, sul sito del nostro progetto .
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E non dimenticate i nostri numerosi webinar, che si svolgono non solo nella comunità russofona, ma anche a livello globale. L'elenco dei webinar per le prossime settimane è disponibile su .
Fonte: habr.com
