Zwracamy uwagę na krótki przegląd nowej architektury Huawei - HiCampus, która opiera się na całkowicie bezprzewodowym dostępie dla użytkowników, IP + POL i inteligentnej platformie na infrastrukturze fizycznej.
Na początku 2020 roku wprowadziliśmy dwie nowe architektury, które wcześniej były używane wyłącznie w Chinach. O HiDC, który jest przeznaczony przede wszystkim do wdrażania infrastruktury centrów danych, opublikowano już wiosną na Habré . Przyjrzyjmy się teraz ogólnie HiCampus, architekturze o szerszym profilu.
Dlaczego HiCampus jest potrzebny
Nawałnica wydarzeń, jaką wywołała pandemia i opór wobec niej, chcąc nie chcąc, skłoniła wielu do szybkiego zrozumienia, że kampusy są fundamentem nowego świata intelektualnego. Ogólne słowo „kampus” obejmuje nie tylko powierzchnie biurowe, ale także instytuty badawcze, laboratoria, uniwersytety, kampusy studenckie i nie tylko.
W samej Rosji Huawei ma ponad tysiąc programistów od połowy 2020 roku. Co więcej, za dwa, trzy lata będzie ich około pięć razy więcej. I są skoncentrowani właśnie na kampusach, gdzie musimy zapewnić im bezproblemową obsługę na żądanie, bez zmuszania ich do czekania.
Tak naprawdę dla użytkownika końcowego HiCampus jest przede wszystkim wygodniejszym niż dotychczas środowiskiem pracy. Pomaga przedsiębiorstwom zwiększyć efektywność produkcji, a w dodatku okazuje się, że jest im łatwiej działać.
Tymczasem na kampusach jest coraz więcej użytkowników i mają oni coraz więcej urządzeń. Dobrze, że nie każda kurtka jest jeszcze wyposażona w moduł Wi-Fi: „inteligentna odzież” to wciąż ciekawostka, ale niewykluczone, że już niedługo wejdzie do powszechnego użytku. W efekcie bez radykalnych zmian technologicznych jakość usług w sieci spada. Nic dziwnego: wzrasta zużycie ruchu, rośnie zużycie energii, a nowe usługi wymagają coraz większej ilości różnego rodzaju zasobów. Tymczasem właściciele firm i zarządy, często zainspirowani tempem transformacji cyfrowej zachodzącej wokół nich, w tym wśród ich konkurencji, chcą nowych możliwości - szybko i tanio („Co, nie mamy monitoringu wideo z funkcją rozpoznawania twarzy w naszym biurze? Dlaczego?!”). Ponadto oczekują dziś efektu synergii od infrastruktury sieciowej: wdrażanie sieci dla samej sieci nie jest już akceptowane i nie jest zgodne z duchem czasu.
Oto problemy, do rozwiązywania których zaprojektowano HiCampus. Wyróżniamy trzy sekcje, z których każda wnosi do architektury swoje zalety. Podajemy je w kolejności od niższej do wyższej:
- całkowicie bezprzewodowy;
- wszystkie optyczne;
- intelektualny.
Całkowicie bezprzewodowe cięcie
Podstawą całkowicie bezprzewodowego cięcia jest rozwiązanie produktowe Huawei oparte na Wi-Fi szóstej generacji. W porównaniu do Wi-Fi 5, pozwala cztery razy zwiększyć liczbę jednocześnie podłączonych użytkowników i odciążyć „mieszkańców” kampusu od konieczności łączenia się z siecią „po kablu” w dowolnym miejscu.
Nowa linia produktów AirEngine, na której zbudowane jest środowisko bezprzewodowe HiCampus, obejmuje punkty dostępowe (AP) przeznaczone do różnych scenariuszy: do zastosowań przemysłowych z IoT, do użytku na zewnątrz. Konstrukcja, wymiary i sposoby montażu urządzeń pozwalają również na wszystkie możliwe przypadki użycia.
Innowacje w TD, na przykład zwiększoną liczbę anten odbiorczych (jest ich obecnie 16), zawdzięczamy naszemu centrum rozwojowemu w Tel Awiwie: nasi koledzy tam pracujący wnieśli wiele ze swoich wcześniejszych doświadczeń w ulepszaniu sieci WiMAX i 6G do Wi-Fi 5, dzięki czemu udało im się poważnie zoptymalizować opóźnienie i przepustowość punktów AirEngine. Dzięki temu mogliśmy każdemu klientowi zagwarantować przepustowość co najmniej na zadanym poziomie: hasło „wszędzie 100 Mbit/s” nie jest w naszym przypadku pustym hasłem.
Jak to się stało? Przejdźmy tutaj na chwilę do teorii. Zgodnie z twierdzeniem Shannona przepustowość punktu dostępowego jest określana przez (a) liczbę strumieni przestrzennych, (b) szerokość pasma oraz stosunek sygnału do szumu. Huawei dokonał modyfikacji w porównaniu z poprzednimi produktami we wszystkich trzech punktach. Zatem nasze AP są zdolne do formowania do 12 strumieni przestrzennych — półtora razy więcej niż topowe modele innych dostawców. Ponadto mogą obsługiwać osiem strumieni przestrzennych o szerokości 160 MHz w porównaniu z, w najlepszym razie, ośmioma strumieniami 80 MHz oferowanymi przez konkurencję. Wreszcie, dzięki technologii Smart Antenna, nasze punkty dostępowe wykazują znacznie większą tolerancję na zakłócenia i wyższy poziom RSSI w momencie odbioru przez klienta.
Pod koniec 2019 roku nasi koledzy z Tel Awiwu otrzymali najwyższe wyróżnienie w firmie właśnie dlatego, że udało im się osiągnąć wyższy współczynnik sygnału do szumu (SNR) niż inny znany amerykański producent na chipie obsługującym Wi-Fi Fi 802.11ax. Wynik osiągnięto zarówno dzięki zastosowaniu nowych materiałów, jak i przy pomocy bardziej zaawansowanej bazy algorytmicznej wbudowanej w procesor. Stąd inne korzystne aspekty Wi-Fi 6 „w interpretacji Huawei”. W szczególności zaimplementowano mechanizm MIMO multi-user, dzięki któremu na jednego użytkownika można przydzielić do ośmiu strumieni przestrzennych; MU-MIMO został zaprojektowany tak, aby wykorzystywać całe zasoby antenowe punktu dostępowego do przesyłania informacji do klientów. Oczywiście osiem strumieni na raz nie będzie przypisanych do żadnego smartfona, ale do laptopa najnowszej generacji lub kompleksu VR do celów przemysłowych – całkiem nieźle.
Zatem przy 16 strumieniach przestrzennych w warstwie fizycznej możliwe jest osiągnięcie 10 Gbit/s na punkt. Na poziomie ruchu aplikacji wydajność nośnika transmisji danych będzie wynosić 78–80%, czyli około 8 Gbit/s. Zastrzegajmy, że dzieje się tak w przypadku pracy kanałów 160 MHz. Oczywiście Wi-Fi 6 jest przeznaczone przede wszystkim do połączeń masowych, a jeśli będzie ich dziesiątki, to każde indywidualne połączenie nie będzie tak zawrotne prędkości.
W warunkach laboratoryjnych wielokrotnie przeprowadzaliśmy testy z wykorzystaniem narzędzia ładującego iPerf – i odnotowaliśmy, że dwa hi-endowe punkty Huawei z linii AirEngine, wykorzystujące osiem strumieni przestrzennych o szerokości 160 MHz każdy, wymieniaj dane na poziomie aplikacji z prędkością około 8,37 Gbit/s. Warto poczynić uwagę: tak, mają specjalne oprogramowanie, które ma na celu ujawnienie potencjału sprzętu podczas testów, ale fakt pozostaje faktem.
Nawiasem mówiąc, Huawei prowadzi w Rosji wspólne laboratorium walidacyjne z rozbudowaną flotą sprzętu Wi-Fi. Wcześniej używaliśmy w nim urządzeń z chipami M.2 innych producentów, ale teraz pokazujemy wydajność Wi-Fi 6 w telefonach własnej produkcji, np. P40.
Z powyższych ilustracji wynika, że pojedynczy blok konstrukcyjny, którego w punkcie dostępowym są cztery, zawiera także cztery elementy – łącznie 16 anten nadawczo-odbiorczych pracujących w trybie dynamicznym. Jeśli chodzi o kształtowanie wiązki, dzięki zastosowaniu większej liczby anten na elemencie możliwe jest uformowanie węższej i dłuższej wiązki i pewniejsze „prowadzenie” klienta, zapewniając mu lepsze doświadczenia użytkownika.
Dzięki zastosowaniu dodatkowych opatentowanych materiałów osiągnięto wysokie parametry elektryczne samej anteny. Efektem jest mniejszy procent strat sygnału i znacznie lepsze parametry odbicia sygnału.
W naszych laboratoriach wielokrotnie przeprowadzaliśmy testy porównujące siłę sygnału punktów dostępowych w tej samej odległości zasięgu. Na powyższej ilustracji widać, że na statywach zamontowane są dwa punkty dostępowe obsługujące Wi-Fi 6: jeden (czerwony) z inteligentnymi antenami Huawei, drugi bez nich. Odległość punktu od telefonu w obu przypadkach wynosi 13 m. Pozostałe warunki bez zmian - ten sam zakres częstotliwości to 5 GHz, częstotliwość kanału to 20 MHz itd. - średnio różnica w sile sygnału pomiędzy urządzeniami wynosi 3 dBm, a przewaga jest po stronie Huawei.
Drugi test wykorzystuje te same 6 punktów Wi-Fi, ten sam zakres 20 MHz i to samo pasmo odcięcia 5 GHz. Na odległości 13 m nie ma znaczącej różnicy, ale gdy tylko podwoimy odległość, wskaźniki różnią się niemal o rząd wielkości (7 dBm) - na korzyść naszego AirEngine.
Korzystając z technologii 5G – DynamicTurbo, dzięki której ruch od użytkowników VIP jest priorytetyzowany w oparciu o środowisko bezprzewodowe, osiągamy usługę, jakiej nigdy wcześniej nie widziano w środowisku Wi-Fi (np. top manager firmy nie będzie regularnie pytał dlaczego ma takie słabe połączenie). Do tej pory były one niemal wyłącznie domeną świata sieci przewodowych – albo TDM, albo IP Hard Pipe, z wyróżnionymi tunelami MPLS.
Wi-Fi 6 urzeczywistnia także koncepcję płynnego roamingu. Wszystko dzięki temu, że zmodyfikowano mechanizm migracji pomiędzy punktami: najpierw użytkownik łączy się z nowym, a dopiero potem odłącza się od starego. Innowacja ta korzystnie wpływa na działanie w scenariuszach takich jak telefonia po Wi-Fi, telemedycyna czy motoryzacja, czyli praca autonomicznych robotów, dronów itp., dla których kluczowe jest utrzymanie nieprzerwanego połączenia z centrum sterowania.
Powyższy minifilm w zabawny sposób przedstawia zupełnie nowoczesny przypadek wykorzystania Wi-Fi 6 od Huawei. Pies w czerwonym kombinezonie ma „podpięte” do punktu AirEngine okulary VR, które przełączają się szybko i zapewniają minimalne opóźnienia w przekazywaniu informacji. Inny pies miał mniej szczęścia: podobne okulary założone na jego głowę są podłączone do TD innego dostawcy (ze względów etycznych oczywiście nie będziemy tego wymieniać) i choć zakłócenia i opóźnienia nie są śmiertelne, to jednak zakłócają działanie nakładanie się środowiska wirtualnego na otaczającą przestrzeń w czasie rzeczywistym.
W Chinach architektura jest wykorzystywana z całą mocą. Z jego rozwiązań wybudowano już około 600 kampusów, z czego ponad połowa od początku do końca realizuje założenia HiCampus.
Jak pokazuje praktyka, najskuteczniejsze wykorzystanie HiCampusa to współpraca w przestrzeniach biurowych, w „inteligentnych fabrykach” z ich mobilnymi robotami autonomicznymi – AGV, a także w zatłoczonych miejscach. Na przykład na międzynarodowym lotnisku w Pekinie, gdzie wdrożono sieć Wi-Fi 6 zapewniającą usługi bezprzewodowe pasażerom na całym terytorium; Między innymi dzięki infrastrukturze kampusu lotnisko było w stanie skrócić czas oczekiwania w kolejkach o 15% i zaoszczędzić 20% na personelu.
Pełne cięcie optyczne
Coraz częściej budujemy kampusy według nowego modelu - IP + POLi wcale nie podporządkowując się nakazom technologicznej mody. Dominujące dotychczas podejście, w którym wdrażając infrastrukturę sieciową w budynku, naciągaliśmy optykę na podłogę, a następnie okablowaliśmy ją miedzią, narzucało surowe ograniczenia na architekturę. Wystarczyło, że jeśli konieczna była modernizacja, trzeba było zmienić niemal całe otoczenie na poziomie piętra. Sam materiał, miedź, również nie jest idealny: zarówno z punktu widzenia wydajności, jak i cyklu życia, a także z punktu widzenia dalszego rozwoju środowiska. Oczywiście miedź była zrozumiała dla wszystkich i umożliwiła szybkie i niedrogie tworzenie prostych rozwiązań sieciowych. Jednocześnie pod względem całkowitego kosztu posiadania i potencjału modernizacji sieci w 2020 r. miedź przegrywa z optyką.
Przewaga optyki jest szczególnie widoczna, gdy trzeba zaplanować długi cykl życia infrastruktury (i szacować jej koszty na długi czas), a także wtedy, gdy czeka ją poważna ewolucja. Na przykład wymagane jest, aby w środowisku stale działały kamery 4K i telewizory 8K lub inne urządzenia Digital Signage o wysokiej rozdzielczości. W takich sytuacjach najrozsądniejszym rozwiązaniem byłoby zastosowanie sieci całkowicie optycznej z wykorzystaniem przełączników optycznych. Wcześniej czynnikiem powstrzymującym przy wyborze takiego modelu budowy kampusu była niewielka liczba terminali końcowych - jednostek sieci optycznej (ONU). Obecnie nie tylko maszyny użytkowników oferują możliwość podłączenia się poprzez terminale do sieci optycznej. Transceiver współpracujący z siecią POL wpinamy w ten sam punkt Wi-Fi, a usługę bezprzewodową odbieramy poprzez szybką sieć optyczną.
Dzięki temu przy niewielkim wysiłku możesz w pełni wdrożyć Wi-Fi 6: skonfiguruj sieć IP + POL, podłącz do niej Wi-Fi i łatwo zwiększ wydajność. Tyle, że w przypadku punktów Wi-Fi wymagane jest lokalne zasilanie. W przeciwnym razie nic nie stoi na przeszkodzie, aby zwiększyć prędkość sieci do 10 lub 50 Gbit/s.
Wdrażanie sieci całkowicie optycznych ma sens w różnych sytuacjach. Na przykład trudno im sobie wyobrazić alternatywę w przypadku starych domów o dużej rozpiętości. Jeśli nigdy nie odbudowywałeś budynku w centrum Moskwy, to uwierz mi, masz wielkie szczęście: zwykle wszystkie przejścia kablowe w takich budynkach są zatkane, a aby mądrze zorganizować sieć lokalną, czasami trzeba zrobić wszystko od zadrapanie. W przypadku rozwiązania POL można ułożyć kabel optyczny, rozprowadzić go za pomocą rozdzielaczy i stworzyć nowoczesną sieć.
To samo dotyczy placówek oświatowych posiadających budynki starej architektury, kompleksy hotelowe i ogromne budynki, w tym lotniska.
Kierując się zasadą praktykowania tego co głosisz, zaczynaliśmy od siebie w organizowaniu środowisk sieciowych wykorzystując model IP LAN + POL. Ukończony półtora roku temu ogromny kampus Huawei nad jeziorem Songshan (Chiny) o łącznej powierzchni ponad 1,4 mln m² to jeden z pierwszych przypadków wdrożenia architektury HiCampus; nawiasem mówiąc, jego budynki odtwarzają w swoim wyglądzie słynne zabytki architektury europejskiej. Wręcz przeciwnie, wszystko w środku jest tak nowoczesne, jak to tylko możliwe.
Z budynku centralnego linie optyczne rozchodzą się do sąsiednich, „przedmiotowych” kampusów, gdzie z kolei są również rozmieszczone na piętrach itp. Punkty dostępu Wi-Fi 6 obejmujące całe terytorium odpowiednio „siedzą” na optyce.
Na kampusie znajduje się cała gama usług wymagających stabilnego, szybkiego łącza, w tym monitoring wizyjny z wykorzystaniem kamer wysokiej rozdzielczości. Służą jednak nie tylko do monitoringu wideo. Platforma cyfrowa przy wejściu do kampusu za pomocą tych samych kamer identyfikuje pracownika po twarzy, następnie przykleja swój identyfikator RFID do terminala dostępowego i dopiero po pomyślnym uwierzytelnieniu według dwóch kryteriów drzwi zostaną otwarte i uzyska on dostęp do sieci bezprzewodowej i usług cyfrowych kampusu, nie będzie mógł wśliznąć się do środka z cudzą plakietką. Dodatkowo na terenie całego kompleksu dostępna jest usługa VDI (cloud desktop), system połączeń konferencyjnych oraz wiele innych usług opartych na Wi-Fi 6 z łączem optycznym.
Stosowanie w pełni sieciowych rozwiązań optycznych pozwala między innymi zaoszczędzić dużo miejsca i wymaga znacznie mniejszej liczby osób do ich obsługi. Zatem, według naszych statystyk, dzięki warstwie optycznej inwestycje w infrastrukturę zmniejszają się średnio o 40%.
W pełni inteligentny plasterek
Oprócz fizycznych rozwiązań związanych z optycznymi i bezprzewodowymi mediami transmisji danych, HiCampus jest ściśle zintegrowany z inteligentną platformą Horizon, która służy transformacji cyfrowej i pozwala wydobyć większą wartość z infrastruktury.
Do zadań związanych z samą infrastrukturą wykorzystywana jest podstawowa warstwa zarządzania na platformie .
Jej pierwszym celem jest wykorzystanie technologii uczenia maszynowego do monitorowania sieci. W szczególności algorytmy ML umożliwiły implementację modułu CampusInsight O&M 1-3-5 w iMaster NCE: w ciągu minuty otrzymuje się informację o błędzie, trzy minuty poświęca się na jego przetworzenie, w ciągu pięciu minut jest on eliminowany (więcej szczegóły, zobacz nasz artykuł „„). W ten sposób korygowanych jest nie mniej niż 75–90% pojawiających się błędów.
Drugie zadanie jest bardziej inteligentne - zintegrowanie różnych usług związanych z „inteligentnym kampusem” (ta sama kontrola sieci, nadzór wideo itp.).
Gdy infrastruktura sieciowa składa się z kilkudziesięciu punktów dostępowych i kilku kontrolerów, nic nie stoi na przeszkodzie, aby przechwycić z nich ruch i ręcznie go przeanalizować za pomocą Wireshark. Kiedy jednak istnieją tysiące punktów, dziesiątki sterowników, a cały ten sprzęt jest rozproszony na dużym obszarze, rozwiązywanie problemów staje się znacznie trudniejsze. Aby uprościć zadanie, opracowaliśmy rozwiązanie iMaster NCE CampusInsight (mieliśmy osobne ). Za jego pomocą, gromadząc informacje z urządzeń - pakiety Layer-1 / Layer-4 - można szybko znaleźć usterki w środowisku sieciowym.
Proces wygląda następująco: Platforma pokazuje nam na przykład, że użytkownik nie radzi sobie dobrze z uwierzytelnianiem radiowym. Analizuje i wskazuje, na którym etapie pojawił się problem. A jeśli jest to związane ze środowiskiem, to platforma zaproponuje nam rozwiązanie problemu (w interfejsie pojawia się przycisk Rozwiąż). Poniższy film pokazuje, jak system otrzymuje powiadomienie o odrzuceniu usługi RADIUS: najprawdopodobniej albo użytkownik wprowadził nieprawidłowe hasło, albo hasło uległo zmianie. W ten sposób bez gorączkowych prób ustalenia, co się dzieje, można zaoszczędzić dużo czasu, na szczęście wszystkie dane są zapisane, a tło konkretnej kolizji można łatwo zbadać.
Typowa historia: przychodzi do Ciebie właściciel firmy lub CTO i skarży się, że wczoraj jakaś ważna osoba w Twoim biurze nie mogła połączyć się z siecią bezprzewodową. Musimy rozwiązać ten problem. Ewentualnie ryzyko utraty premii kwartalnej. W normalnej sytuacji nie da się rozwiązać problemu bez znalezienia tego samego użytkownika VIP. Ale co, jeśli jest to jakiś menedżer wyższego szczebla lub wiceminister, z którym nie jest łatwo się spotkać, a tym bardziej poprosić go o smartfona, aby zrozumieć problem? Produkt Huawei korzystający z naszej dystrybucji big data FusionInsight pomaga uniknąć takich sytuacji, przechowując całą zgromadzoną wiedzę o tym, co działo się w sieci, dzięki czemu można dotrzeć do źródeł każdego problemu poprzez analizę retrospektywną.
Urządzenia i ich łączność są ważne. Jednak aby zbudować naprawdę „inteligentny” kampus, potrzebny jest dodatek do oprogramowania.
Po pierwsze, HiCampus wykorzystuje platformę chmurową na warstwie fizycznej. Może być prywatny, publiczny lub hybrydowy. To z kolei jest nakładane na usługi umożliwiające pracę z danymi. Cały ten zestaw oprogramowania stanowi platformę cyfrową. Od strony koncepcyjnej opiera się ona na zasadach Relacji, Otwartości, Multi-Ekosystemu, Any-Connect – w skrócie ROMA (będzie też osobny webinar i post o nich i o platformie jako całości). Zapewniając połączenia pomiędzy elementami środowiska, Horizon czyni je bardziej holistycznym, co dodatkowo znajduje potwierdzenie zarówno we wskaźnikach biznesowych, jak i komforcie użytkownika.
Z kolei Huawei IOC (Intelligent Operation Center) ma za zadanie monitorować „stan zdrowia” kampusu, efektywność energetyczną i bezpieczeństwo, a co najważniejsze, daje ogólny przegląd tego, co dzieje się na kampusie. Na przykład dzięki schematowi wizualizacji (patrz. ) będzie jasne, że aparat zareagował na jakiś niepokojący czynnik i od razu będzie można z niego zrobić zdjęcie. Jeśli nagle wybuchnie pożar, za pomocą czujników RFID łatwo jest sprawdzić, czy wszystkie osoby opuściły obiekt.
A dzięki temu, że do punktów dostępowych Huawei można podłączyć dodatkowe moduły działające poprzez RFID, ZigBee czy Bluetooth, nietrudno stworzyć środowisko, które z wyczuciem będzie monitorować sytuację na kampusie i sygnalizować różnorodne problemy. Ponadto IOC ułatwia inwentaryzację majątku w czasie rzeczywistym, a ogólnie rzecz biorąc, praca z kampusem jako inteligentną jednostką otwiera wiele możliwości.
Oczywiście poszczególni dostawcy na rynku mogą oferować rozwiązania podobne do tych zawartych w HiCampusie, np. dostęp całkowicie optyczny. Nikt jednak nie ma architektury całościowej, której główne zalety staraliśmy się ujawnić w poście.
Na koniec dodamy, że możesz dowiedzieć się więcej o naszych inteligentnych rozwiązaniach dla kampusów, a nawet wypróbować niektóre z nich, na stronie internetowej naszego projektu .
***
I nie zapomnij o naszych licznych webinarach, które odbywają się nie tylko w segmencie rosyjskojęzycznym, ale także na poziomie globalnym. Lista webinarów na najbliższe tygodnie dostępna jest na stronie .
Źródło: www.habr.com