Chamamos a sua atenção um breve panorama da nova arquitetura da Huawei - HiCampus, que é baseada em acesso totalmente wireless para usuários, IP + POL e uma plataforma inteligente em cima de infraestrutura física.
No início de 2020, introduzimos duas novas arquiteturas que antes eram utilizadas exclusivamente na China. Sobre o HiDC, que é projetado principalmente para a implantação de infraestrutura de data center, já foi publicado no Habré na primavera . Agora vamos dar uma olhada geral no HiCampus, uma arquitetura de perfil mais amplo.
Por que o HiCampus é necessário
A enxurrada de acontecimentos que a pandemia e a resistência a ela implicou, quer queira quer não, levou muitos a chegarem rapidamente à compreensão de que os campi são a base de um novo mundo intelectual. A palavra geral “campus” inclui não apenas áreas de escritórios, mas também institutos de pesquisa, laboratórios, universidades, juntamente com campi estudantis e muito mais.
Só na Rússia, a Huawei tinha mais de mil desenvolvedores em meados de 2020. Além disso, em dois ou três anos haverá aproximadamente cinco vezes mais deles. E estão concentrados precisamente nos campi, onde devemos prestar-lhes um serviço contínuo e sob demanda, sem fazê-los esperar.
Na verdade, para o usuário final, o HiCampus é, antes de tudo, um ambiente de trabalho mais conveniente do que antes. Ajuda as empresas a aumentar a eficiência da produção e, além disso, torna-as mais fáceis de operar.
Enquanto isso, há cada vez mais usuários nos campi e eles possuem cada vez mais dispositivos. É bom que nem todas as jaquetas ainda estejam equipadas com módulo Wi-Fi: “roupas inteligentes” ainda são uma curiosidade, mas é possível que em breve sejam amplamente utilizadas. Como resultado, sem mudanças tecnológicas radicais, a qualidade do serviço na rede diminui. Não é de admirar: o consumo de tráfego está a aumentar, o consumo de energia está a aumentar e os novos serviços exigem cada vez mais recursos de vários tipos. Entretanto, os proprietários de empresas e os conselhos de administração, muitas vezes inspirados pelo ritmo a que a transformação digital está a ocorrer à sua volta, incluindo entre os seus concorrentes, querem novas oportunidades - rápidas e baratas (“O que, não temos vigilância por vídeo com reconhecimento facial em nosso escritório? Por quê?! "). Além disso, hoje esperam um efeito sinérgico da infra-estrutura de rede: a implantação de uma rede apenas pela rede já não é aceite e não está no espírito dos tempos.
Esses são os problemas que o HiCampus foi projetado para resolver. Distinguimos três seções, cada uma das quais traz suas próprias vantagens para a arquitetura. Nós os listamos em ordem de menor para maior:
- completamente sem fio;
- tudo óptico;
- intelectual.
Corte totalmente sem fio
A base do corte totalmente sem fio é a solução de produto da Huawei baseada em Wi-Fi de sexta geração. Comparado ao Wi-Fi 5, permite quatro vezes aumentar o número de usuários conectados simultaneamente e aliviar os “habitantes” do campus da necessidade de se conectarem à rede “via fio” em qualquer lugar.
A nova linha de produtos AirEngine, sobre a qual é construído o ambiente sem fio HiCampus, inclui pontos de acesso (APs) para diversos cenários: para uso industrial com IoT, para uso externo. O design, as dimensões e os métodos de montagem dos dispositivos também permitem todos os casos de uso concebíveis.
Devemos inovações no TD, por exemplo, um maior número de antenas para recepção (agora existem 16 delas) ao nosso centro de desenvolvimento em Tel Aviv: nossos colegas que trabalham lá trouxeram muito de sua experiência anterior na melhoria de redes WiMAX e 6G para Wi-Fi 5, graças ao qual foram capazes de otimizar seriamente a latência e o rendimento dos pontos AirEngine. Como resultado, conseguimos garantir um rendimento de pelo menos um determinado nível para cada cliente: a frase “100 Mbit/s em qualquer lugar” não é uma frase vazia no nosso caso.
Como isso aconteceu? Vamos nos voltar brevemente para a teoria aqui. De acordo com o teorema de Shannon, a taxa de transferência de um ponto de acesso é determinada por (a) o número de fluxos espaciais, (b) a largura de banda e a relação sinal-ruído. A Huawei fez modificações em comparação com produtos anteriores em todos os três pontos. Assim, nossos APs são capazes de formar até 12 fluxos espaciais — uma vez e meia mais do que os principais modelos de outros fornecedores. Além disso, eles podem suportar oito fluxos espaciais de 160 MHz de largura versus, na melhor das hipóteses, oito fluxos de 80 MHz dos concorrentes. Finalmente, graças à tecnologia Smart Antenna, os nossos pontos de acesso demonstram uma tolerância a interferências significativamente maior e níveis de RSSI mais elevados quando recebidos pelo cliente.
No final de 2019, nossos colegas de Tel Aviv receberam o maior prêmio da empresa justamente porque conseguiram atingir uma relação sinal-ruído (SNR) superior à de outro conhecido fabricante americano em um chip com suporte para Wi-Fi. Fi 802.11ax. O resultado foi alcançado tanto com o uso de novos materiais quanto com a ajuda de uma base algorítmica mais avançada embutida no processador. Daí os outros aspectos vantajosos do Wi-Fi 6 “conforme interpretado pela Huawei”. Em particular, foi implementado um mecanismo MIMO multiusuário, graças ao qual podem ser alocados até oito fluxos espaciais por usuário; O MU-MIMO foi projetado para utilizar todo o recurso de antena do ponto de acesso na transmissão de informações aos clientes. É claro que oito fluxos de uma vez não serão atribuídos a nenhum smartphone, mas a um laptop de última geração ou a um complexo VR para fins industriais - muito bem.
Assim, com 16 fluxos espaciais na camada física, é possível atingir 10 Gbit/s por ponto. No nível do tráfego de aplicação, a eficiência do meio de transmissão de dados será de 78–80%, ou cerca de 8 Gbit/s. Ressaltemos que isso é verdade no caso da operação de canais de 160 MHz. É claro que o Wi-Fi 6 foi projetado principalmente para conexões em massa e, se houver dezenas delas, cada conexão individual não terá uma velocidade tão altíssima.
Em condições de laboratório, realizamos repetidamente testes usando o utilitário de carregamento iPerf - e registramos que dois pontos Huawei de última geração da linha AirEngine, usando oito fluxos espaciais com largura de 160 MHz cada, trocar dados no nível do aplicativo a uma velocidade de cerca de 8,37 Gbit/s. É preciso fazer uma observação: sim, eles possuem firmware especial, projetado para revelar o potencial do equipamento durante os testes, mas o fato permanece.
A propósito, a Huawei opera um Laboratório Conjunto de Validação na Rússia com uma extensa frota de equipamentos Wi-Fi. Anteriormente, usávamos dispositivos com chips M.2 de outros fabricantes, mas agora mostramos o desempenho do Wi-Fi 6 em telefones de nossa própria produção, por exemplo P40.
As ilustrações acima mostram que um único bloco estrutural, dos quais são quatro no ponto de acesso, também contém quatro elementos - um total de 16 antenas transmissoras e receptoras operando em modo dinâmico. Quanto ao beamforming, graças à utilização de um maior número de antenas num elemento, é possível formar um feixe mais estreito e longo e “guiar” o cliente de forma mais fiável, proporcionando-lhe uma melhor experiência de utilização.
Devido ao uso de materiais patenteados adicionais, é alcançado um alto desempenho elétrico da própria antena. Isso resulta em uma porcentagem menor de perdas de sinal e em parâmetros de reflexão de sinal muito melhores.
Em nossos laboratórios, realizamos repetidamente testes para comparar a intensidade do sinal de pontos de acesso na mesma distância de cobertura. A ilustração acima mostra que dois APs com suporte a Wi-Fi 6 estão instalados em tripés: um (vermelho) com antenas inteligentes da Huawei, o outro sem elas. A distância do ponto ao telefone em ambos os casos é de 13 m. Outras coisas sendo iguais - a mesma faixa de frequência é de 5 GHz, a frequência do canal é de 20 MHz, etc. dBm, e a vantagem está do lado da Huawei.
O segundo teste usa os mesmos pontos Wi-Fi 6, a mesma faixa de 20 MHz, o mesmo corte de 5 GHz. A uma distância de 13 m não há diferença significativa, mas assim que duplicamos a distância, os indicadores divergem quase uma ordem de grandeza (7 dBm) - a favor do nosso AirEngine.
Utilizando tecnologias 5G - DynamicTurbo, graças às quais o tráfego de utilizadores VIP é priorizado com base no ambiente sem fios, estamos a conseguir um serviço nunca antes visto num ambiente Wi-Fi (por exemplo, o gestor de topo de uma empresa não irá perguntar regularmente você por que ele tem essa conexão fraca). Até agora, eles têm sido quase exclusivamente o domínio do mundo das redes com fio - seja TDM ou IP Hard Pipe, com destaque para os túneis MPLS.
O Wi-Fi 6 também dá vida ao conceito de roaming contínuo. Tudo isso graças ao fato de o mecanismo de migração entre pontos ter sido modificado: primeiro o usuário se conecta ao novo e só depois se desassocia do antigo. Esta inovação tem um efeito benéfico no funcionamento em cenários como a telefonia por Wi-Fi, a telemedicina e o automóvel, nomeadamente o trabalho de robôs autónomos, drones, etc., para os quais é fundamental manter uma ligação ininterrupta com o centro de controlo.
O minivídeo acima mostra de forma lúdica um case totalmente moderno de utilização do Wi-Fi 6 da Huawei. O cachorro de macacão vermelho possui óculos VR “enganchados” no ponto AirEngine, que alterna rapidamente e garante atrasos mínimos na transferência de informações. Outro cão teve menos sorte: óculos semelhantes colocados em sua cabeça estão conectados a um DT de outro fornecedor (por razões éticas, é claro, não iremos nomeá-lo), e mesmo que interrupções e atrasos não sejam fatais, eles interferem no sobreposição do ambiente virtual ao espaço circundante em tempo real.
Dentro da China, a arquitetura é usada com toda a força. Cerca de 600 campi foram construídos com suas soluções, dos quais boa metade atende aos princípios HiCampus do início ao fim.
Como mostra a prática, o uso mais eficaz do HiCampus é para colaboração em escritórios, em “fábricas inteligentes” com seus robôs móveis autônomos - AGV, bem como em locais lotados. Por exemplo, no Aeroporto Internacional de Pequim, onde foi implantada uma rede Wi-Fi 6, fornecendo serviços sem fio aos passageiros em todo o território; Entre outras coisas, graças à infraestrutura do campus, o aeroporto conseguiu reduzir o tempo de espera nas filas em 15% e economizar 20% em pessoal.
Corte óptico completo
Cada vez mais, construímos campi de acordo com um novo modelo - IP + POL, e não obedecendo de forma alguma aos ditames dos caprichos da moda tecnológica. A abordagem anteriormente dominante, na qual, ao implementar uma infra-estrutura de rede num edifício, estendíamos a óptica até ao chão e depois ligámo-la com cobre, impôs severas restrições à arquitectura. Basta que, caso fosse necessária uma atualização, quase todo o ambiente ao nível do piso tivesse que ser alterado. O material em si, o cobre, também não é ideal: tanto do ponto de vista do rendimento, como do ponto de vista do ciclo de vida, e do ponto de vista do desenvolvimento adicional do meio ambiente. É claro que o cobre era compreensível para todos e possibilitou a criação de soluções de rede simples de forma rápida e econômica. Ao mesmo tempo, em termos de custo total de propriedade e potencial para atualizações de rede, o cobre está a perder para a óptica em 2020.
A superioridade da óptica é especialmente evidente quando é necessário planear um longo ciclo de vida da infra-estrutura (e estimar os custos da mesma durante um longo período), bem como quando esta enfrenta uma evolução séria. Por exemplo, é necessário que câmeras 4K e TVs 8K ou outras sinalizações digitais de alta resolução estejam em constante funcionamento no ambiente. Em tais situações, a solução mais razoável seria usar uma rede totalmente óptica com switches ópticos. Anteriormente, o fator decisivo na escolha de tal modelo de construção de campus era o pequeno número de terminais finais - unidades de rede óptica (ONU). Atualmente, não são apenas as máquinas dos usuários que oferecem a capacidade de conexão via terminais a uma rede óptica. Um transceptor funcionando com rede POL é inserido no mesmo ponto Wi-Fi, e recebemos serviço wireless por meio de uma rede óptica de alta velocidade.
Assim, você pode implementar totalmente o Wi-Fi 6 com pouco esforço: configure uma rede IP + POL, conecte o Wi-Fi a ela e aumente facilmente o desempenho. A única coisa é que no caso de pontos Wi-Fi é necessária alimentação local. Caso contrário, nada nos impede de aumentar a rede para 10 ou 50 Gbit/s.
A implantação de redes totalmente ópticas faz sentido em diversas situações. Por exemplo, têm dificuldade em imaginar uma alternativa em casas antigas com vãos longos. Se você nunca reconstruiu um prédio no centro de Moscou, então acredite, você tem muita sorte: geralmente todas as passagens de cabos nesses edifícios estão entupidas e, para organizar uma rede local com sabedoria, às vezes você tem que fazer tudo, desde arranhar. No caso de uma solução POL, você pode instalar um cabo óptico, distribuí-lo com divisores e criar uma rede moderna.
O mesmo se aplica a instituições de ensino com edifícios de arquitetura antiga, complexos hoteleiros e grandes edifícios, incluindo aeroportos.
Guiados pelo princípio de praticar o que você prega, começamos por nós mesmos na organização de ambientes de rede utilizando o modelo IP LAN + POL. Concluído há um ano e meio, o enorme campus da Huawei no Lago Songshan (China) com área total de mais de 1,4 milhão de m² é um dos primeiros casos de implementação da arquitetura HiCampus; seus edifícios, aliás, reproduzem em sua aparência famosos monumentos da arquitetura europeia. Pelo contrário, tudo no interior é o mais moderno possível.
Do edifício central, as linhas ópticas divergem para os campi vizinhos, “sujeitos”, onde, por sua vez, também se distribuem pelos andares, etc. Os pontos de acesso Wi-Fi 6 que cobrem todo o território, respectivamente, “assentam” na óptica.
O campus possui toda uma gama de serviços que requerem uma conexão estável de alta velocidade, incluindo videovigilância com câmeras de alta definição. No entanto, eles não servem apenas para videovigilância. Plataforma digital na entrada do campus através dessas mesmas câmeras, ele identifica o funcionário pessoalmente, depois aplica seu crachá RFID no terminal de acesso, e somente após a autenticação bem-sucedida de acordo com dois critérios as portas serão abertas e ele terá acesso à rede wireless e aos serviços digitais do campus; ele não poderá entrar com o crachá de outra pessoa. Além disso, o serviço VDI (cloud desktop), um sistema de teleconferência e muitos outros serviços baseados em Wi-Fi 6 com conexão óptica estão disponíveis em todo o complexo.
O uso de soluções ópticas totalmente em rede, entre outras coisas, economiza muito espaço e requer muito menos pessoas para mantê-las. Assim, de acordo com as nossas estatísticas, em média, os investimentos em infra-estruturas são reduzidos em 40% graças à camada óptica.
Fatia totalmente inteligente
Para além das soluções físicas associadas aos meios de transmissão de dados óticos e sem fios, a HiCampus está fortemente integrada com a plataforma inteligente Horizon, que serve o propósito da transformação digital e permite extrair mais valor da infraestrutura.
Para tarefas relacionadas com a própria infraestrutura, é utilizada a camada de gestão subjacente na plataforma .
Seu primeiro objetivo é usar tecnologias de aprendizado de máquina para monitorar a rede. Em particular, os algoritmos de ML permitiram implementar o módulo CampusInsight O&M 1-3-5 no iMaster NCE: em um minuto é recebida a informação sobre um erro, três minutos são gastos no processamento, em cinco minutos ele é eliminado (para mais detalhes, veja nosso artigo “"). Desta forma, nada menos que 75–90% dos erros que surgem são corrigidos.
A segunda tarefa é mais inteligente - integrar vários serviços relacionados com o “campus inteligente” (o mesmo controlo de rede, videovigilância, etc.).
Quando a infraestrutura de rede possui várias dezenas de pontos de acesso e alguns controladores, nada impede que você capture o tráfego deles e analise-o manualmente usando o Wireshark. Mas quando existem milhares de pontos, dezenas de controladores e todos esses equipamentos estão espalhados por uma grande área, a solução de problemas se torna muito mais difícil. Para simplificar a tarefa, desenvolvemos a solução iMaster NCE CampusInsight (tínhamos uma solução separada ). Com sua ajuda, ao acumular informações dos dispositivos - pacotes da Camada 1 / Camada 4 - você pode encontrar rapidamente falhas no ambiente de rede.
O processo é assim: A plataforma, por exemplo, nos mostra que o usuário não está se saindo bem com a autenticação por rádio. Ela analisa e indica em qual etapa ocorreu o problema. E se for relacionado ao meio ambiente, a plataforma nos oferecerá a solução do problema (aparece o botão Resolver na interface). O vídeo abaixo mostra como o sistema recebe uma notificação de que ocorreu uma rejeição RADIUS: provavelmente o usuário digitou a senha incorretamente ou a senha foi alterada. Assim, sem tentativas frenéticas de descobrir o que está acontecendo, é possível economizar muito tempo; felizmente, todos os dados são salvos e o histórico de uma colisão específica é fácil de estudar.
Uma história comum: o proprietário de uma empresa ou CTO chega até você e reclama que ontem alguma pessoa importante em seu escritório não conseguiu se conectar à rede sem fio. Temos que resolver o problema. Possivelmente correndo o risco de perder o bônus trimestral. Numa situação normal, é impossível resolver o problema sem encontrar o mesmo usuário VIP. Mas e se se tratar de algum gestor de topo ou vice-ministro com quem não é fácil encontrar-se e muito menos pedir-lhe um smartphone para compreender o problema? Um produto Huawei que utiliza nossa distribuição de big data FusionInsight ajuda a evitar tais situações, que armazena todo o conhecimento acumulado sobre o que estava acontecendo na rede, graças ao qual as origens de qualquer problema podem ser alcançadas através de análises retrospectivas.
Os dispositivos e sua conectividade são importantes. Mas para construir um campus verdadeiramente “inteligente”, é necessário um complemento de software.
Em primeiro lugar, o HiCampus utiliza uma plataforma em nuvem no topo da camada física. Pode ser privado, público ou híbrido. Este, por sua vez, está repleto de serviços para trabalhar com dados. Todo esse conjunto de software é uma plataforma digital. Do ponto de vista conceitual, baseia-se nos princípios de Relacionamento, Aberto, Multi-Ecossistema, Any-Connect - ROMA, abreviadamente (haverá também um webinar separado e uma postagem sobre eles e a plataforma como um todo). Ao fornecer conexões entre componentes do ambiente, o Horizon torna-o mais holístico, o que é ainda confirmado tanto nos indicadores de negócio como no conforto do utilizador.
Por sua vez, o IOC (Centro de Operação Inteligente) da Huawei foi projetado para monitorar a “saúde” do campus, a eficiência energética e a segurança e, o mais importante, fornece uma visão geral do que está acontecendo no campus. Por exemplo, graças ao esquema de visualização (ver. ) ficará claro que a câmera reagiu a algum fator alarmante e você poderá tirar uma foto instantaneamente dela. Se ocorrer um incêndio repentino, é fácil verificar, através de sensores RFID, se todas as pessoas abandonaram as instalações.
E graças ao fato de que módulos adicionais que operam via RFID, ZigBee ou Bluetooth podem ser conectados aos pontos de acesso Huawei, não é difícil criar um ambiente que monitore com sensibilidade a situação no campus e sinalize uma variedade de problemas. Além disso, o IOC facilita o inventário de ativos em tempo real e, em geral, trabalhar com o campus como uma unidade inteligente abre muitas possibilidades.
É claro que os fornecedores individuais no mercado podem fornecer algumas soluções semelhantes às incluídas no HiCampus, por exemplo, acesso totalmente óptico. Porém, ninguém possui uma arquitetura holística, cujas principais vantagens tentamos revelar no post.
E por último, acrescentamos que você pode descobrir mais sobre nossas soluções de campus inteligente, e até experimentar algumas delas, no site do nosso projeto .
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E não se esqueça dos nossos numerosos webinars, realizados não apenas no segmento de língua russa, mas também a nível global. Uma lista de webinars para as próximas semanas está disponível em .
Fonte: habr.com