Vă prezentăm un rezumat scurt al noii arhitecturi Huawei - HiCampus, care se bazează pe acces complet wireless pentru utilizatori, IP + POL și o platformă inteligentă deasupra infrastructurii fizice.
La începutul anului 2020, am prezentat două noi arhitecturi care au fost folosite anterior exclusiv în China. Despre HiDC, care este destinat în principal implementării infrastructurii de centre de date, a fost publicat un articol pe Habr în primăvară. Acum însă, să analizăm în linii mari HiCampus - o arhitectură de profil mai larg.
De ce este necesar HiCampus
Valul de evenimente cauzate de pandemie și de confruntarea cu aceasta a determinat, vrem-nu vrem, pe mulți să ajungă mai repede la înțelegerea că campusurile sunt fundamentul unei lumi inteligente noi. Sub termenul general 'campus' sunt reunite nu doar zonele de birouri, ci și institutele de cercetare, laboratoarele, universitățile împreună cu campusurile studențești și nu numai.
Numai în Rusia, Huawei avea, la mijlocul anului 2020, peste o mie de dezvoltatori. Mai mult, în două-trei ani, numărul acestora va fi aproximativ de cinci ori mai mare. Iar aceștia sunt concentrați în campusuri, unde trebuie să le asigurăm un serviciu fără cusur la cererea lor, fără a-i face să aștepte.
De fapt, pentru utilizatorul final, HiCampus reprezintă în primul rând un mediu de lucru mai convenabil decât înainte. Pentru afaceri, ajută la creșterea eficienței producției, aducând, în plus, o întreținere mai ușoară.
Între timp, pe campusuri numărul utilizatorilor crește, iar aceștia au din ce în ce mai multe dispozitive. E bine că nu fiecare jachetă este echipată cu modul Wi-Fi: „îmbrăcămintea inteligentă” este încă o noutate, dar nu este exclus ca în curând să devină ceva obișnuit. Ca urmare, fără transformări tehnologice radicale, calitatea serviciului din rețea scade. Nimic surprinzător: consumul de trafic crește, se intensifică consumul de energie electrică, iar noile servicii necesită din ce în ce mai multe resurse de diverse tipuri. Între timp, proprietarii de afaceri și consiliile de administrație, adesea inspirați de ritmul transformării digitale din jur, inclusiv de cei de la concurență, caută noi oportunități - rapid și ieftin („Ce, noi în birou nu avem supraveghere video cu recunoaștere facială? De ce?!”). În plus, de la infrastructura de rețea se așteaptă astăzi un efect sinergic: nu mai este la modă să dezvolți o rețea doar pentru a avea o rețea, și nici nu este în spiritul vremurilor.
Aceste probleme sunt rezolvate de HiCampus. Aceasta din urmă include trei straturi, fiecare aducând propriile avantaje arhitecturii. Să le enumerăm în ordinea de la cel inferior la cel superior:
- complet wireless;
- complet optic;
- inteligent.
Stratul complet wireless
Baza stratului complet wireless este soluția de produs Huawei bazată pe Wi-Fi de generația a șasea. Comparativ cu Wi-Fi 5, aceasta permite de patru ori să crească numărul utilizatorilor conectați simultan și să elibereze „locuitorii” campusului de necesitatea de a se conecta la rețea „prin cablu”.
Noua gamă de produse AirEngine, pe care se bazează mediu wireless HiCampus, include puncte de acces (AP) pentru cele mai diverse scenarii: fie pentru utilizare industrială cu IoT, fie pentru utilizare în exterior. Designul, dimensiunile și metodele de montare a dispozitivelor permit, de asemenea, toate variantele imaginabile de utilizare.
Inovațiile din tehnologia de transmisie, cum ar fi numărul crescut de antene pentru receptie (acum sunt 16), se datorează centrului nostru de dezvoltare din Tel Aviv: colegii noștri de acolo au adus în Wi-Fi 6 multe dintre experiențele anterioare în îmbunătățirea rețelelor WiMAX și 5G, reușind astfel să optimizeze semnificativ latența și capacitatea de transmisie a punctelor AirEngine. Drept urmare, am reușit să garantăm o capacitate de transmisie de cel puțin limită specificată fiecărui client: expresia „100 Mbit/s peste tot” în cazul nostru nu este un slogan fără fond.
Cum s-a realizat acest lucru? Să ne oprim pe scurt asupra teoriei. Conform teoremei lui Shannon, capacitatea unui punct de acces este definită de (a) numărul de fluxuri spațiale, (b) lățimea benzii de frecvență și (c) raportul „semnal - zgomot”. Modificările aduse de Huawei în comparație cu produsele anterioare au avut loc pe toate cele trei puncte. Astfel, punctele noastre de acces sunt capabile să genereze până la 12 fluxuri spațiale — cu 50% mai mult decât modelele de vârf ale altor furnizori. În plus, acestea pot susține opt fluxuri spațiale cu o lățime de 160 MHz, în comparație cu cel mult opt fluxuri de 80 MHz oferite de concurenți. În cele din urmă, datorită tehnologiei Smart Antenna, punctele noastre de acces demonstrează o toleranță semnificativ mai mare la interferență și un nivel RSSI mai ridicat la recepția clientului.
La sfârșitul anului 2019, colegii noștri din Tel Aviv au primit cea mai înaltă distincție din cadrul companiei tocmai pentru faptul că au reușit să obțină pe un cip cu suport pentru Wi-Fi 802.11ax un raport „semnal - zgomot” (SNR) superior față de un alt producător american cunoscut. Rezultatul a fost realizat atât prin utilizarea de materiale noi, cât și printr-o bază algoritmică mai avansată integrată în procesor. Din această cauză, survin și alte aspecte avantajoase ale Wi-Fi 6 „în interpretarea Huawei”. În special, a fost implementat mecanismul multi-user MIMO, grație căruia unui utilizator pot fi alocate până la opt fluxuri spațiale; MU-MIMO este conceput pentru a utiliza la transmiterea informațiilor clienților întreaga resursă de antenă a punctului de acces. Desigur, cele opt fluxuri nu vor fi în întregime dedicate unui smartphone, dar pentru un laptop de ultimă generație sau un complex VR destinat industriei — este absolut fezabil.
Astfel, cu 16 fluxuri spatiale la nivel fizic, este posibil să se atingă o lățime de bandă de 10 Gbps pe punct. La nivelul traficului de aplicație, eficiența mediului de transmitere a datelor va fi de 78–80%, sau aproximativ 8 Gbps. Să specificăm, aceasta este valabilă în cazul utilizării canalelor de 160 MHz. Desigur, Wi-Fi 6 este conceput în primul rând pentru conexiuni masive, iar dacă sunt zeci de acestea, fiecare în parte nu va avea o viteză atât de mare.
În condiții de laborator, am efectuat de mai multe ori teste folosind utilitarul de încărcare iPerf — și am constat că două puncte hi-end Huawei din seria AirEngine, folosind opt fluxuri spațiale cu o lățime de 160 MHz fiecare, schimbă date la nivel de aplicații cu o viteză de aproximativ 8,37 Gbps. Trebuie să facem o remarcă: da, firmware-ul lor este special și conceput pentru a dezvălui potențialul echipamentului în timpul testelor, dar faptul rămâne un fapt.
Apropo, la Huawei în Rusia funcționează un Joint Validation Lab cu un parc extins de echipamente Wi-Fi. Anterior, utilizam echipamente cu cipuri M.2 de la alți producători, dar acum demonstrăm performanța Wi-Fi 6 pe telefoanele fabricate de noi, de exemplu, P40.
În ilustrațiile de mai sus se observă că într-un singur bloc constructiv, din care există patru în punctul de acces, se află câte patru elemente — în total 16 antene de recepție și transmisie, care funcționează în mod dinamic. În ceea ce privește beamforming-ul, datorită utilizării unui număr mai mare de antene pe element se reușește formarea unui fascicul mai îngust și mai lung și să 'călărească' mai sigur clientul, oferindu-i o experiență îmbunătățită a utilizatorului.
Datorită utilizării materialelor brevetate suplimentare se obțin indicatori electrice ridicate ale antenei în sine. De aici și un procent mai mic de pierderi pe semnal și parametrii mult mai avantajoși pentru reflexia semnalului.
În laboratoarele noastre, am realizat în mod repetat teste comparative privind puterea semnalului punctelor de acces la aceeași distanță de acoperire. În ilustrația de mai sus, se pot observa două dispozitive de testare (TD) montate pe trepied, ambele suportând Wi-Fi 6: unul (roșu) cu antene inteligente de la Huawei și altul fără. Distanța de la punct la telefon este de 13 m în ambele cazuri. În condiții egale – aceeași bandă de frecvență de 5 GHz, lățime de bandă a canalului de 20 MHz, etc. – diferența medie în puterea semnalului între dispozitive este de 3 dBm, iar avantajul este de partea punctului de acces Huawei.
În al doilea test, sunt utilizate aceleași puncte Wi-Fi 6, aceeași bandă de 20 MHz, același segment de 5 GHz. La o distanță de 13 m, nu se observă nicio diferență semnificativă, însă, odată ce dublăm distanța, indicatorii diferă aproape cu un ordin de magnitudine (7 dBm) – în favoarea AirEngine-ului nostru.
Folosind tehnologia 5G – DynamicTurbo, care prioritizează traficul utilizatorilor VIP în rețeaua wireless, obținem un serviciu care anterior nu exista în mediul Wi-Fi (de exemplu, un top-manager nu va mai întreba constant de ce are o conexiune slabă). Până acum, aceste tehnologii erau aproape exclusiv folosite în rețelele prin cablu – fie TDM, fie IP Hard Pipe, cu tuneluri MPLS dedicate.
De asemenea, Wi-Fi 6 implementează conceptul de roaming seamless. Totul se datorează faptului că mecanismul de migrare între puncte a fost modificat: utilizatorul se conectează mai întâi la noul punct și abia apoi se deconectează de la cel vechi. Această inovație are un impact pozitiv asupra funcționării în scenarii precum telefonia prin Wi-Fi, telemedicina și automotive, și anume în activitatea roboților autonomi, a dronelor etc., pentru care menținerea unei conexiuni continue cu centrul de control este critică.
În videoclipul miniatură de mai sus, este reflectat un caz modern de utilizare a Wi-Fi 6 de la Huawei, într-o formă de joc. Câinele din combinația roșie are ochelari VR „conectați” la punctul AirEngine, care se comută rapid și oferă întârzieri minime în transmiterea informației. Altui câine i-a fost mai puțin noroc: ochelarii similari, care îi sunt așezați pe cap, sunt conectați la un alt furnizor (din motive etice, desigur, nu-l vom numi), iar deși întreruperile și lag-urile nu sunt fatale, ele împiedică suprapunerea mediului virtual asupra spațiului din jur în timp real.
În interiorul Chinei, arhitectura este utilizată din plin. Aproape 600 de campusuri au fost construite folosind soluțiile sale, dintre care o bună parte respectă principii HiCampus de la început până la capăt.
Așa cum arată practica, utilizarea HiCampus este cea mai eficientă pentru colaborarea în spațiile de birou, pe „fabricile inteligente” cu roboții lor autonomi mobili - AGV, precum și în locurile aglomerate. De exemplu, la Aeroportul Internațional din Beijing, unde este desfășurată o rețea Wi-Fi 6, care oferă servicii fără fir pentru pasageri pe întreaga teritori; printre altele, datorită infrastructurii campusului, aeroportul a reușit să reducă timpul de așteptare la coadă cu 15% și să economisească 20% la personal.
Secțiune complet optică
Tot mai des construim campusuri după un nou model - IP + POL, fără a ne lăsa influența dorințelor schimbătoare ale modei tehnologice. Abordarea dominată anterior, în care, desfășurând infrastructura de rețea în clădire, trăgeam fibra optic până la etaj, iar apoi făceam distribuția cu cupru, impunea limitări severe asupra arhitecturii. Este suficient să menționăm că, în cazul unui upgrade, era necesar să schimbăm practic întreaga mediu de la nivelul etajului. Materialul în sine, cuprul, nu este nici el ideal: atât din punct de vedere al capacității de transmitere, cât și din punct de vedere al ciclului de viață, și din perspectiva dezvoltării ulterioare a mediului. Desigur, cuprul era bine cunoscut și permitea crearea rapidă și ieftină a soluțiilor de rețea simple. Totuși, în ceea ce privește costul total de proprietate și potențialul de upgrade al rețelei, cuprul pierde în fața fibrei optice în 2020.
Superior optical technology is particularly evident when long-term infrastructure life cycles must be considered (and expenses evaluated over time), as well as in cases anticipating significant evolution. For instance, environments requiring continuous operation of 4K cameras and 8K displays or other high-resolution digital signage demand a fully optical network — utilizing optical switches. Previously, the limited number of endpoint devices — optical network units (ONU) — was a major factor hindering such campus modeling. Today, however, not only user machines are assumed to connect through terminals to the optical network. A receiver-transmitter that works with the POL network is inserted into the same Wi-Fi access point, providing wireless service through a high-speed optical network.
Thus, implementing Wi-Fi 6 can be achieved with minimal investment: establish an IP + POL network, connect Wi-Fi to it, and smoothly increase performance. The only requirement for Wi-Fi access points is local power supply. Otherwise, nothing prevents us from scaling the network to 10 or 50 Gbps.
Deploying fully optical networks is practical in a variety of scenarios. For example, they are hard to replace in old buildings with long hallways. If you have never rebuilt a structure in the center of Bucharest, consider yourself fortunate: usually, all cable pathways in such buildings are blocked, and organizing a local network intelligently often requires starting from scratch. In the case of a POL solution, it's possible to lay optical cables, distribute them with splitters, and create a modern network.
The same applies to educational institutions with older architecture, hotel complexes, and large buildings, including airports.
Guided by the principle of practice what you preach, in organizing network environments based on the IP LAN + POL model, we started with ourselves. The vast campus of Huawei by Lake Sunshan, completed a year and a half ago and with a total area of over 1.4 million m², is one of the first case studies for implementing HiCampus architecture; interestingly, its buildings mimic famous European architectural landmarks. Inside, everything is as modern as possible.
From the central building, optical lines extend to neighboring 'subordinate' campuses, which, in turn, are distributed across floors, etc. Wi-Fi 6 access points covering the entire area are therefore connected via optical fiber.
The campus features a wide range of services that require stable high-speed connections, including video surveillance using high-resolution cameras. They serve not only for video monitoring. At the campus entrance, the digital platform uses these cameras to identify employees by face, after which they scan their RFID badge at the access terminal, and only after successful authentication through two criteria will doors open and access to the wireless network and digital services of the campus be granted; sneaking in with someone else's badge is not possible. Furthermore, throughout the complex, VDI services (cloud desktop), a conferencing system, and many other services tied to Wi-Fi 6 with optical connections are available.
Using fully networked optical solutions, among other things, saves a lot of space and requires significantly fewer people for maintenance. Thus, according to our statistics, infrastructure investments are reduced by an average of 40% thanks to the optical layer.
Completely intelligent slice
On top of the physical solutions related to the optical and wireless data transmission environment, HiCampus heavily utilizes the Horizon intelligent platform, which serves the purpose of digital transformation and allows extracting more value from the infrastructure.
For tasks related to the infrastructure itself, a management layer on the platform is used. .
Primul său scop este de a utiliza tehnologii de învățare automată pentru monitorizarea rețelei. În special, algoritmii ML au făcut posibilă implementarea în iMaster NCE a modulului CampusInsight O&M 1-3-5: informațiile despre o eroare sosesc în decurs de un minut, iar procesarea sa durează trei minute, erorile fiind rezolvate în cinci minute (mai multe detalii în articolul nostru „”). Astfel, se corectează nu mai puțin de 75–90% din erorile apărute.
A doua sarcină este mai inteligentă - integrarea diverselor servicii legate de „campusul inteligent” (precum monitorizarea rețelei, supravegherea video etc.).
Când infrastructura rețelei are câteva zeci de puncte de acces și câțiva controleri, nu este o problemă să capturăm traficul de pe acestea și să-l analizăm manual cu ajutorul Wireshark. Dar când sunt mii de puncte de acces, zeci de controlere și toate acestea sunt distribuite pe o suprafață mare, găsirea defectelor devine mult mai dificilă. Pentru a simplifica sarcina, am dezvoltat soluția iMaster NCE CampusInsight (despre care avem un articol separat ). Cu ajutorul său, acumulând informații de la dispozitive - pachete de nivel Layer-1 / Layer-4 - este posibil să găsim rapid defecțiuni în mediu rețea.
Procesul arată astfel. Platforma, să zicem, ne arată că utilizatorul are probleme cu autentificarea radio. Aceasta efectuează o analiză și indică în ce etapă a apărut problema. Dacă aceasta este legată de mediu, platforma ne va propune o soluție (în interfață apare butonul Rezolvă). În videoclipul de mai jos se arată cum în sistem vine o notificare că a avut loc un reject RADIUS: cel mai probabil, utilizatorul a introdus greșit parola sau parola a fost schimbată. Astfel, fără tentative disperate de a înțelege ce se întâmplă, economisim mult timp, având în vedere că toate datele sunt salvate și este ușor să studiem istoricul fiecărei coliziuni.
O poveste frecventă: la dvs. se apropie un antreprenor sau un CTO și se plânge că o persoană importantă nu a reușit să se conecteze la rețeaua wireless în biroul dvs. Este necesar să rezolvați problema. Este posibil să fiți în pericol de a pierde un bonus trimestrial. Într-o situație obișnuită, nu se poate remedia problema fără a găsi acel utilizator VIP. Dar ce se întâmplă dacă este un top-manager sau un secretar de stat, cu care este greu să te întâlnești, darămite să-i ceri smartphone-ul pentru a investiga problema? Evitarea unor astfel de situații este posibilă cu ajutorul produsului Huawei, care utilizează distibutivul nostru de big data FusionInsight, care stochează întreaga cantitate de cunoștințe acumulate despre ce se întâmplă în rețea, astfel încât să putem ajunge la sursa oricărei defecțiuni prin analiză retrospectivă.
Dispozitivele și conectivitatea lor sunt importante. Dar pentru a construi un campus cu adevărat „inteligent”, este necesară o suprastructură software.
În primul rând, în HiCampus, pe lângă nivelul fizic, se utilizează o platformă cloud. Aceasta poate fi de tip privat, public sau hibrid. Pe aceasta, la rândul ei, se suprapune servicii pentru gestionarea datelor. Toată această combinație de software reprezintă platforma digitală. Dintr-o perspectivă conceptuală, aceasta se bazează pe principiile Relationship, Open, Multi-Ecosystem, Any-Connect — pe scurt ROMA (despre acestea și despre platformă în general va avea loc, de asemenea, un webinar și un post ulterior). Oferind conexiuni între componentele mediului, Horizon îl face mai integrat, ceea ce se confirmă ulterior atât în indicatorii de afaceri, cât și în confortul utilizatorilor.
La rândul său, centrul inteligent de operare Huawei IOC (Intelligent Operation Center) este destinat să supravegheze „starea de sănătate” a campusului, eficiența energetică și securitatea, și cel mai important, oferă o panoramă generală a ceea ce se întâmplă pe campus. De exemplu, datorită unui sistem de vizualizare intuitiv (vezi. ) va fi vizibil că o cameră a reacționat la un factor de alarmă, și se poate obține imediat o imagine de la aceasta. Dacă dintr-o dată apare un incendiu, prin intermediul senzorilor RFID se poate verifica ușor dacă toate persoanele au părăsit încăperea.
Datorită conexiunii la punctele de acces Huawei cu module suplimentare care funcționează pe baza RFID, ZigBee sau Bluetooth, este ușor să creezi un mediu care monitorizează eficient situația din campus și semnalează diverse probleme. De asemenea, cu ajutorul IOC, este simplu să efectuezi inventarierea activelor în timp real, iar gestionarea campusului ca o unitate inteligentă deschide o mulțime de oportunități.
Desigur, anumiți furnizori de pe piață pot oferi unele soluții similare cu cele incluse în HiCampus, de exemplu, accesul complet optic. Totuși, nimeni nu dispune de o arhitectură integrată, a cărei principale avantaje am încercat să le evidențiem în acest articol.
Și, în final, nu uitați că puteți afla mai multe detalii despre soluțiile noastre pentru campusuri inteligente și chiar să le testați pe site-ul proiectului nostru. .
***
Și nu uitați de numeroasele noastre webinarii, care sunt organizate nu doar în segmentul vorbitorilor de limbă rusă, ci și la nivel global. Lista webinariilor pentru săptămânile următoare este disponibilă la .
Sursa: habr.com
