HiCampus アーキテクチャがキャンパス ネットワーキング ソリューションを簡素化する仕組み

ファーウェイの新しいアーキテクチャである HiCampus の概要を紹介します。HiCampus は、ユーザー向けの完全なワイヤレス アクセス、IP + POL、物理インフラストラクチャ上のインテリジェント プラットフォームに基づいています。

2020 年の初めに、これまで中国でのみ使用されていた XNUMX つの新しいアーキテクチャを導入しました。 HiDC については、主にデータセンター インフラストラクチャの導入を目的として設計されており、春に Habré ですでに公開されています。 投稿する。 次に、より幅広いプロファイルのアーキテクチャである HiCampus について概観してみましょう。

HiCampusが必要な理由

パンデミックとそれに対する抵抗によって引き起こされた一連の出来事は、意図せずして多くの人に、キャンパスが新しい知的世界の基盤であるという理解にすぐに達するように促しました。 一般に「キャンパス」という言葉には、オフィスエリアだけでなく、研究所や研究室、大学、学生キャンパスなども含まれます。

ロシアだけでも、2020年半ばの時点でファーウェイにはXNUMX人以上の開発者がいる。 さらに２～３年後には約５倍に増えるだろう。 そして、彼らはまさにキャンパスに集中しているため、彼らを待たせることなく、オンデマンドでシームレスなサービスを提供する必要があります。

実際、エンドユーザーにとって HiCampus は、まず第一に、以前よりもさらに便利な作業環境です。 これは企業の生産効率を向上させるのに役立ち、さらに、企業の運営が容易になることが判明しました。

一方、キャンパス内のユーザーはますます増えており、所有するデバイスの数も増えています。 まだすべてのジャケットに Wi-Fi モジュールが搭載されているわけではないのは良いことです。「スマートな衣類」はまだ好奇の対象ですが、すぐに広く使用されるようになる可能性があります。 その結果、根本的な技術的変化がなければ、ネットワーク上のサービスの品質は低下します。 それも不思議ではありません。トラフィック消費量が増加し、エネルギー消費量が増加し、新しいサービスにはさまざまな種類のリソースがますます必要となります。 一方、経営者や取締役会は、競合他社を含む周囲でデジタル変革が進むペースに触発されることが多く、迅速かつ安価に新しい機会を求めています（「何、うちには顔認識付きのビデオ監視がないんだよ）」私たちのオフィスで?なぜ?!」)。 また、現在ではネットワークインフラによる相乗効果も期待されており、ネットワークのためだけにネットワークを導入するのは時代に合っていません。

これらは、HiCampus が解決するために設計された問題です。 私たちは XNUMX つのセクションを区別し、それぞれが建築に独自の利点をもたらします。 低いものから高いものへの順序でリストします。

• 完全にワイヤレス。
• すべて光学式。
• 知的。

完全ワイヤレスカット

完全ワイヤレスの基盤となるのは、第5世代Wi-Fiをベースとしたファーウェイの製品ソリューションです。 Wi-Fi XNUMX と比較すると、 四回 同時に接続するユーザーの数を増やし、キャンパスの「住民」をどこからでも「有線」でネットワークに接続する必要性を解放します。

HiCampus ワイヤレス環境を構築する新しい AirEngine 製品ラインには、IoT による産業用途や屋外用途など、さまざまなシナリオに対応するアクセス ポイント (AP) が含まれています。 デバイスの設計、寸法、取り付け方法も、考えられるすべての使用例を考慮しています。

私たちは、テルアビブにある開発センターのおかげで、受信用のアンテナの数が増えた (現在 16 個あります) など、TD の革新に貢献しています。そこで働いている私たちの同僚は、WiMAX および 6G ネットワークの改善におけるこれまでの経験の多くを、 Wi-Fi 5 のおかげで、AirEngine ポイントの遅延とスループットを大幅に最適化することができました。 その結果、各クライアントに対して少なくとも一定レベルのスループットを保証することができました。私たちの場合、「どこでも 100 Mbit/s」というフレーズは空虚なフレーズではありません。

どうやってそうなった？ ここで簡単に理論の話に入ってみましょう。 シャノンの定理によれば、アクセス ポイントのスループットは、(a) 空間ストリームの数、(b) 帯域幅、および信号対雑音比によって決まります。 ファーウェイは、以前の製品と比較して、XNUMXつの点すべてにおいて変更を加えました。 したがって、当社の AP は、 最大 12 個の空間ストリーム — 他のベンダーのトップモデルの 160 倍です。 さらに、競合他社の 80 MHz ストリームがせいぜい XNUMX つであるのに対し、XNUMX MHz 幅の空間ストリームを XNUMX つサポートできます。 最後に、スマート アンテナ テクノロジーのおかげで、当社のアクセス ポイントは、クライアントが受信したときに、大幅に優れた耐干渉性と高い RSSI レベルを示します。

2019 年末、テルアビブの同僚が社内で最高賞を受賞しました。その理由はまさに、彼らが Wi-Fi をサポートするチップで他の有名なアメリカのメーカーよりも高い信号対雑音比 (SNR) を達成できたからです。 Fi 802.11ax。 この結果は、新しい素材の使用と、プロセッサーに組み込まれたより高度なアルゴリズム ベースの助けの両方によって達成されました。 したがって、「ファーウェイが解釈した」Wi-Fi 6 の他の利点は次のとおりです。 特に、マルチユーザー MIMO メカニズムが実装されており、これによりユーザーごとに最大 XNUMX つの空間ストリームを割り当てることができます。 MU-MIMO は、クライアントに情報を送信する際にアクセス ポイントのアンテナ リソース全体を使用するように設計されています。 もちろん、一度に XNUMX つのストリームがスマートフォンに割り当てられるのではなく、最新世代のラップトップや産業用の VR 複合機に割り当てられるのは問題ありません。

したがって、物理層で 16 の空間ストリームを使用すると、ポイントあたり 10 Gbit/s を達成できます。 アプリケーション トラフィック レベルでは、データ伝送媒体の効率は 78 ～ 80%、つまり約 8 Gbit/s になります。 これは 160 MHz チャネルの動作の場合にも当てはまることを留保しておきます。 もちろん、Wi-Fi 6 は主に大量接続向けに設計されており、多数の接続がある場合、個々の接続はそれほど高速ではありません。

実験室の条件で、iPerf ロード ユーティリティを使用してテストを繰り返し実行しました。その結果、それぞれ 160 MHz の幅を持つ XNUMX つの空間ストリームを使用して、AirEngine ラインから XNUMX つのハイエンド Huawei ポイントが記録されました。 アプリケーション レベルで約 8,37 Gbit/s の速度でデータを交換します。 注意する必要があります。はい、テスト中に機器の可能性を明らかにするように設計された特別なファームウェアを備えていますが、事実は事実のままです。

ちなみに、ファーウェイはロシアで広範なWi-Fi機器を備えた共同検証ラボを運営している。 以前は、他のメーカーの M.2 チップを搭載したデバイスを使用していましたが、現在は、P6 などの自社製造の携帯電話で Wi-Fi 40 のパフォーマンスを示しています。

上の図は、アクセス ポイント内に 16 つある単一の構造ブロックにも XNUMX つの要素 (ダイナミック モードで動作する合計 XNUMX 個の送受信アンテナ) が含まれていることを示しています。 ビームフォーミングに関しては、XNUMX つの要素上でより多くのアンテナを使用することで、より狭くて長いビームを形成し、クライアントをより確実に「ガイド」することが可能になり、クライアントに向上したユーザー エクスペリエンスを提供します。

追加の特許取得済み素材の使用により、アンテナ自体の高い電気的性能が達成されます。 これにより、信号損失の割合が減り、信号反射パラメータが大幅に向上します。

私たちの研究室では、同じ通信可能距離にあるアクセス ポイントの信号強度を比較するテストを繰り返し実施しました。 上の図は、Wi-Fi 6 をサポートする 13 つの AP が三脚に設置されていることを示しています。5 つ (赤) には Huawei のスマート アンテナが付いており、もう 20 つは付いていません。 どちらの場合も、ポイントから電話機までの距離は 3 m です。その他の条件が等しい場合 (同じ周波数範囲は XNUMX GHz、チャネル周波数は XNUMX MHz など)、デバイス間の信号強度の差は平均して XNUMX です。 dBm、そして利点はポイント側にあります。

6 番目のテストでは、同じ Wi-Fi 20 ポイント、同じ 5 MHz 範囲、同じ 13 GHz カットオフを使用します。 7 m の距離では大きな違いはありませんが、距離が XNUMX 倍になるとすぐに、インジケーターはほぼ XNUMX 桁 (XNUMX dBm) 発散し、AirEngine が有利になります。

5G技術「DynamicTurbo」を活用し、無線環境に応じてVIPユーザーからのトラフィックを優先することで、これまでにないWi-Fi環境でのサービスを実現しています（例えば、企業のトップが定期的に質問することはありません）なぜ彼がこのような弱いつながりを持っているのかはわかります）。 これまで、MPLS トンネルは TDM または IP ハード パイプのいずれかという有線ネットワーキングの世界のほぼ独占的な領域であり、特に MPLS トンネルが注目されていました。

Wi-Fi 6 は、シームレスなローミングの概念も実現します。 これはすべて、ポイント間の移行メカニズムが変更されたことによるものです。最初にユーザーは新しいポイントに接続し、その後で古いポイントから切り離されます。 このイノベーションは、Wi-Fi 経由の電話、遠隔医療、自動車などのシナリオ、つまりコントロール センターとの中断のない接続を維持することが重要な自律ロボットやドローンなどの作業での機能に有益な効果をもたらします。

上のミニビデオは、ファーウェイの Wi-Fi 6 を使用する完全に最新のケースを遊び心のある方法で示しています。 赤いオーバーオールを着た犬は、AirEngine ポイントに VR メガネを「接続」しており、素早く切り替わり、情報転送の遅延が最小限に抑えられます。 別の犬はそれほど幸運ではありませんでした。彼の頭に置かれた同様のメガネは、別のベンダーの TD に接続されており (もちろん、倫理上の理由から、名前は付けません)、中断や遅延は致命的ではありませんが、オーバーレイに干渉します。周囲の空間上の仮想環境をリアルタイムで表示します。

中国国内では建築が全力で使われています。 そのソリューションを使用して約 600 のキャンパスが建設され、そのうちのかなりの半数が最初から最後まで HiCampus の原則に準拠しています。

実践が示すように、HiCampus の最も効果的な使用法は、オフィス スペース、移動自律ロボット (AGV) を備えた「スマート ファクトリー」、および混雑した場所でのコラボレーションです。 たとえば、北京国際空港では Wi-Fi 6 ネットワークが展開され、領土全体の乗客に無線サービスを提供しています。 とりわけ、キャンパスのインフラのおかげで、空港は列の待ち時間を 15% 削減し、人員を 20% 節約することができました。

フルオプティカルカット

私たちはますます新しいモデルに基づいてキャンパスを建設しています - IP + POL、そしてテクノロジーの流行の気まぐれの命令にはまったく従いません。 これまで主流だったアプローチでは、建物内にネットワーク インフラストラクチャを導入する際に、光学部品を床まで伸ばし、それを銅線で配線するという方法が採用されており、アーキテクチャに厳しい制限が課せられていました。 アップグレードが必要な場合は、フロアレベルの環境のほぼ全体を変更する必要があります。 材料である銅自体も、スループットの観点から、ライフサイクルの観点から、そして環境のさらなる発展の観点から見て、理想的ではありません。 もちろん、銅線は誰にでも理解できるものであり、シンプルなネットワーク ソリューションを迅速かつ安価に作成できるようになりました。 同時に、総所有コストとネットワークアップグレードの可能性の点で、2020 年には銅が光に負けています。

光学の優位性は、インフラストラクチャの長いライフサイクルを計画する必要がある場合 (および長期間のコストを見積もる必要がある場合) や、インフラが深刻な進化に直面している場合に特に顕著です。 例えば、4Kカメラや8Kテレビなどの高解像度デジタルサイネージが環境内で常時稼働していることが求められます。 このような状況では、光スイッチを使用した全光ネットワークを使用するのが最も合理的な解決策となります。 以前は、このようなキャンパス建設モデルを選択する際の障害要因は、エンド端末である光ネットワーク ユニット (ONU) の数が少ないことでした。 現在、端末を介して光ネットワークに接続できる機能を提供しているのはユーザー マシンだけではありません。 POL ネットワークで動作するトランシーバーが同じ Wi-Fi ポイントに挿入され、高速光ネットワークを通じてワイヤレス サービスを受けます。

したがって、ほとんど労力をかけずに Wi-Fi 6 を完全に実装できます。IP + POL ネットワークをセットアップし、それに Wi-Fi を接続して、パフォーマンスを簡単に向上させることができます。 唯一のことは、Wi-Fi ポイントの場合、ローカル電源が必要であるということです。 それ以外の場合は、ネットワークを 10 または 50 Gbit/s に増やすことを妨げるものはありません。

全光ネットワークの導入は、さまざまな状況において合理的です。 たとえば、スパンの長い古い家では代替案を想像するのが難しいと感じています。 モスクワの中心部に建物を再建したことがないなら、私を信じてください。あなたはとても幸運です。通常、そのような建物内のケーブル通路はすべて詰まっており、ローカルネットワークを賢明に組織するためには、場合によっては、次からすべてを行う必要があります。傷。 POL ソリューションの場合、光ケーブルを敷設し、それをスプリッターで分配し、最新のネットワークを構築できます。

古い建築の建物がある教育機関、ホテル複合施設、空港を含む巨大な建物も同様です。

あなたが説いていることを実践するという原則に従って、私たちは IP LAN + POL モデルを使用してネットワーク環境を組織することから始めました。 1,4年半前に完成した松山湖（中国）の総面積XNUMX万平方メートルを超える巨大なファーウェイキャンパスは、HiCampusアーキテクチャを導入した最初の事例のXNUMXつである。 ちなみに、その建物は、ヨーロッパ建築の有名な記念碑の外観を再現しています。 それどころか、内部のすべてが可能な限りモダンです。

光回線は中央の建物から隣接する「対象」キャンパスに分岐し、さらにフロアなどにも分散されます。したがって、領域全体をカバーする Wi-Fi 6 アクセス ポイントは光回線上に「設置」されます。

キャンパスには、高解像度カメラを使用したビデオ監視など、安定した高速接続を必要とするあらゆるサービスが用意されています。 ただし、それらはビデオ監視のためだけに機能するわけではありません。 キャンパス入口のデジタルプラットフォーム スマートキャンパス これらの同じカメラを通じて、従業員の顔を識別し、RFID バッジをアクセス端末に適用します。6 つの基準に従って認証が成功した場合にのみ、ドアが開かれ、ワイヤレス ネットワークとデジタル サービスへのアクセスが許可されます。キャンパスの外にあるため、他人のバッジを付けて中に入ることはできません。 また、光接続によるWi-Fi XNUMXをベースとしたVDIサービス（クラウドデスクトップ）や電話会議システムなど、館内全域で多彩なサービスをご利用いただけます。

とりわけ、完全にネットワーク化された光ソリューションを使用すると、スペースが大幅に節約され、保守に必要な人員がはるかに少なくなります。 したがって、当社の統計によると、光レイヤーのおかげでインフラストラクチャへの投資は平均して 40% 削減されます。

完全にインテリジェントなスライス

HiCampus は、光およびワイヤレス データ伝送メディアに関連する物理ソリューションに加えて、Horizo​​n インテリジェント プラットフォームと緊密に統合されており、デジタル トランスフォーメーションの目的を果たし、インフラストラクチャからより多くの価値を引き出すことができます。

インフラストラクチャ自体に関連するタスクには、プラットフォーム上の基盤となる管理レイヤーが使用されます iMasterNCE-キャンパス.

その最初の目的は、機械学習テクノロジーを使用してネットワークを監視することです。 特に、ML アルゴリズムにより、iMaster NCE に CampusInsight O&M 1-3-5 モジュールを実装することが可能になりました。エラーに関する情報を XNUMX 分以内に受信し、XNUMX 分でその処理に費やされ、XNUMX 分でエラーが除去されます (詳細については、詳細については、記事を参照してください。2020年の法人顧客向けファーウェイのエンタープライズネットワーク製品とソリューション")。 このようにして、発生するエラーの 75 ～ 90% 以上が修正されます。

XNUMX 番目のタスクはよりインテリジェントで、「スマート キャンパス」に関連するさまざまなサービス (同じネットワーク制御、ビデオ監視など) を統合します。

ネットワーク インフラストラクチャに数十のアクセス ポイントといくつかのコントローラがある場合、それらからのトラフィックをキャプチャし、Wireshark を使用して手動で解析することを妨げるものはありません。 しかし、数千のポイント、数十のコントローラがあり、これらすべての機器が広いエリアに分散している場合、トラブルシューティングはさらに困難になります。 タスクを簡素化するために、iMaster NCE CampusInsight ソリューションを開発しました (別の ウェビナー）。 これを利用すると、デバイスからの情報 (レイヤー 1 / レイヤー 4 パケット) を蓄積することで、ネットワーク環境内の障害を迅速に見つけることができます。

プロセスは次のようになります。 たとえば、プラットフォームは、ユーザーが無線認証をうまく行っていないことを示しています。 彼女は分析し、どのステップで問題が発生したかを示します。 そして、それが環境に関連している場合、プラットフォームは問題の解決を提案します (インターフェイスに [解決] ボタンが表示されます)。 以下のビデオは、RADIUS 拒否が発生したという通知をシステムがどのように受け取るかを示しています。おそらく、ユーザーがパスワードを間違って入力したか、パスワードが変更されたかのいずれかです。 したがって、何が起こっているのかを必死に理解しようとしなくても、多くの時間を節約することができます。幸いなことに、すべてのデータは保存されており、特定の衝突の背景を調査するのは簡単です。

よくある話: 会社のオーナーや CTO があなたのところに来て、昨日あなたのオフィスの重要人物がワイヤレス ネットワークに接続できなかったと苦情を言いました。 私たちはその問題を解決しなければなりません。 おそらく四半期ごとのボーナスを失うリスクがあります。 通常の状況では、同じ VIP ユーザーを見つけなければ問題を解決することはできません。 しかし、これが、簡単に会うことができない経営トップや副大臣だったら、ましてや問題を理解するためにスマートフォンを要求することはできないでしょうか? FusionInsightビッグデータ配信を使用するファーウェイ製品は、ネットワーク上で何が起こっているかについて蓄積された知識全体を保存するため、遡及分析を通じて問題の原因に到達できるため、そのような状況を回避するのに役立ちます。

デバイスとその接続は重要です。 しかし、真に「スマート」なキャンパスを構築するには、ソフトウェアのアドオンが必要です。

まず、HiCampus は物理層の上にクラウド プラットフォームを使用します。 プライベート、パブリック、またはハイブリッドにすることができます。 これは、データを操作するためのサービスと階層化されています。 このソフトウェア セット全体がデジタル プラットフォームです。 概念的な観点から見ると、これは関係、オープン、マルチエコシステム、Any-Connect (略して ROMA) の原則に基づいています (それらとプラットフォーム全体に関する別のウェビナーと投稿もあります)。 Horizo​​n は環境のコンポーネント間の接続を提供することで環境をより包括的にし、これはビジネス指標とユーザーの快適さの両方でさらに確認されます。

一方、ファーウェイ IOC (インテリジェント オペレーション センター) は、キャンパスの「健全性」、エネルギー効率、セキュリティを監視するように設計されており、最も重要なことに、キャンパスで何が起こっているかの概要を提供します。 たとえば、視覚化スキームのおかげで (「. デモ) カメラが何らかの警戒すべき要因に反応したことは明らかで、すぐに写真を取得できます。 突然火災が発生した場合でも、RFIDセンサーを使えば全員が敷地から退出したかどうかを簡単に確認できます。

また、RFID、ZigBee、または Bluetooth を介して動作する追加モジュールを Huawei アクセス ポイントに接続できるという事実のおかげで、キャンパス内の状況を敏感に監視し、さまざまな問題を通知する環境を構築することは難しくありません。 さらに、IOC を使用すると、リアルタイムで資産の目録を作成することが簡単になり、一般に、インテリジェントなユニットとしてキャンパスと連携することで、多くの可能性が開かれます。

もちろん、市場の個々のベンダーが、HiCampus に含まれるソリューションと同様のソリューション (たとえば、全光アクセス) を提供する可能性があります。 ただし、総合的なアーキテクチャを持っている人は誰もいません。その主な利点をこの投稿で明らかにしようとしました。

最後に、プロジェクト Web サイトで、スマート キャンパス ソリューションの詳細を確認し、その一部を試すこともできることを付け加えておきます。 オープンラボ.

***

また、ロシア語圏だけでなく世界レベルでも開催される多数のウェビナーも忘れないでください。 今後数週間のウェビナーのリストは、次の場所でご覧いただけます。 リンク.

出所： habr.com