Predstavujeme vám stručný prehľad novej architektúry Huawei – HiCampus, ktorá sa zakladá na úplne bezdrôtovom prístupe pre používateľov, IP + POL a inteligentnej platforme nad fyzickou infraštruktúrou.
Na začiatku roku 2020 sme predstavili dve nové architektúry, ktoré predtým používali výhradne v Číne. O HiDC, ktorá je primárne určená na nasadenie infraštruktúry dátových centier, sa už na jar písalo na Habre. Teraz sa pozrime v skratke na HiCampus – architektúru širšieho profilu.
Na čo potrebujeme HiCampus
Príval udalostí, ktorý spôsobili pandémia a odolávanie voči nej, nás nechtiac prinútil pochopiť, že kampusy sú základom nového inteligentného sveta. Pod všeobecným pojmom „kampus“ sú zahrnuté nielen kancelárske priestory, ale aj výskumné inštitúcie, laboratória, univerzity spolu so študentskými mestami a nie len to.
Len v Rusku má Huawei do polovice roku 2020 viac ako tisíc vývojárov. A čo viac, o dva až tri roky ich bude približne päťkrát viac. A sústredení sú práve v kampusoch, kde musíme zabezpečiť bezproblémový servis na požiadanie, bez toho, aby čakali.
Vlastne, pre koncového používateľa je HiCampus naozaj v prvom rade pohodlnejším pracovným prostredím než predtým. Firmám pomáha zvyšovať efektivitu výroby a navyše je pre nich jednoduchšie na prevádzku.
Medzi tým sa na kampusoch zvyšuje počet používateľov a tí majú čoraz viac zariadení. Našťastie zatiaľ nie je každá bunda vybavená Wi-Fi modulom: „inteligentné oblečenie“ je ešte zriedkavosťou, no nie je vylúčené, že čoskoro sa stane bežnou súčasťou. V dôsledku toho bez radikálnych technologických transformácií klesá kvalita sieťových služieb. Nie je to prekvapujúce: spotreba dát narastá, zvyšuje sa aj spotreba energie a nové služby vyžadujú čoraz viac rôznych zdrojov. Medzitým vlastníci firiem a rady riaditeľov, často nadšení tempom digitálnej transformácie okolo nich, vrátane konkurencie, túžia po nových možnostiach—rýchlo a cenovo výhodne („Čože, u nás v kancelárii nie je videov監litovace s rozpoznávaním tváre? Prečo?!“). Okrem toho sa dnes od sieťovej infraštruktúry očakáva synergický efekt: budovať sieť iba kvôli sieti už nie je zvykom a nie je to v súlade s dobou.
Tieto problémy má vyriešiť HiCampus. Identifikujeme tri oblasti, z ktorých každá prináša svoje výhody v architektúre. Vypíšeme ich od najnižšej po najvyššiu:
- úplne bezdrôtový;
- úplne optický;
- inteligentný.
Úplne bezdrôtový segment
Základom úplne bezdrôtového segmentu je produktové riešenie Huawei na báze Wi-Fi šiestej generácie. V porovnaní s Wi-Fi 5 umožňuje štvoronásobne zvýšiť počet súčasne pripojených používateľov a zbaviť „obyvateľov“ kampusu potreby kdekoľvek sa pripájať k sieti „kablom“.
Nová produktová línia AirEngine, na ktorej je postavené bezdrôtové prostredie HiCampus, zahŕňa prístupové body (AP) pre najrôznejšie scenáre: chcete—pre priemyselnú prevádzku s IoT, chcete—pre vonkajšie použitie. Dizajn, rozmery a spôsoby uchytenia zariadení tiež umožňujú všetky mysliteľné varianty použitia.
Zmenám v technológii prenosu dát, napríklad zvýšenému počtu antén na prijímanie (teraz ich je 16), vďačíme našemu vývojovému centru v Tel Avive: naši kolegovia tam preniesli do Wi-Fi 6 mnoho zo svojich predchádzajúcich skúseností so zlepšovaním sietí WiMAX a 5G, vďaka čomu sa im podarilo výrazne optimalizovať oneskorenia a priepustnosť bodov AirEngine. Výsledkom je, že môžeme zaručiť priepustnosť nie nižšiu ako stanovenú hodnotu každému zákazníkovi: fráza „100 Mbit/s všade“ nie je pre nás prázdny výraz.
Ako sa to podarilo? Tu na chvíľu prejdeme k teórii. Podľa Shannonovej teórie sa priepustnosť prístupového bodu určuje (a) počet priestorových tokov, (b) šírka pásma a (c) pomer „signál - šum“. U Huawei došlo k modifikáciám v porovnaní s predchádzajúcimi produktmi vo všetkých troch bodoch. Tak naše prístupové body dokážu tvoriť až 12 priestorových tokov — o 50 % viac než špičkové modely iných výrobcov. Okrem toho môžu podporovať osem priestorových tokov so šírkou 160 MHz, zatiaľ čo konkurencia najlepšie ponúka iba osem tokov so šírkou 80 MHz. Napokon vďaka technológii Smart Antenna naše prístupové body vykazujú výrazne vyššiu toleranciu voči rušeniu a vyššiu hodnotu RSSI pri prijímaní na strane zákazníka.
Na konci roka 2019 naši kolegovia z Tel Avivu získali najvyššie ocenenie v rámci spoločnosti práve za to, že sa im podarilo na čipe s podporou Wi-Fi 802.11ax dosiahnuť pomer „signál - šum“ (SNR) vyšší než u iného známeho amerického výrobcu. Výsledok bol dosiahnutý nielen použitím nových materiálov, ale aj pomocou pokročilejšej algoritmickej základne integrované v procesore. Odtiaľ pochádzajú aj ďalšie výhody Wi-Fi 6 „v interpretácii Huawei“. Konkrétne bol implementovaný mechanizmus multi-user MIMO, ktorý umožňuje priradiť až osem priestorových tokov jednému používateľovi; MU-MIMO je navrhnuté tak, aby využívalo všetky anténne zdroje prístupového bodu pri prenose informácií zákazníkom. Samozrejme, osem tokov nebude priradených len k jednému smartfónu, ale pre najnovší notebook alebo priemyselný VR systém - to je celkom možné.
Takže, s 16 priestorovými prúdmi na fyzickej úrovni je možné dosiahnuť rýchlosť 10 Gbit/s na bod. Na úrovni aplikačného prenosu dát bude efektivita prenosového prostredia predstavovať 78–80%, teda približne 8 Gbit/s. Upozorňujeme, že to platí pri používaní 160 MHz kanálov. Samozrejme, Wi-Fi 6 je primárne navrhnuté na hromadné pripojenia, a ak ich je desiatky, každé jednotlivé nebude také astronomicky rýchle.
V laboratórnych podmienkach sme opakovane vykonávali testy s využitím záťažovej aplikácie iPerf — a zaznamenali sme, že dva hi-end prístupové body Huawei z línie AirEngine, využívajúce osem priestorových prúdov s šírkou 160 MHz každý, vymieňajú si dáta na úrovni aplikácií rýchlosťou približne 8,37 Gbit/s. Je potrebné urobiť poznámku: áno, ich firmvér je špeciálne navrhnutý na to, aby odhalil potenciál hardvéru počas testovania, však fakt zostáva faktom.
Mimochodom, u Huawei v Rusku existuje Joint Validation Lab s rozsiahlym portfóliom Wi-Fi zariadení. Predtým sme v ňom používali zariadenia s M.2 čipmi iných výrobcov, teraz však ukazujeme výkon Wi-Fi 6 na smartfónoch vlastnej výroby, napríklad P40.
Na ilustráciách vyššie je vidieť, že v jednom konštrukčnom bloku, ktorých je v prístupovom bode štyri, sú tiež štyri prvky — celkovo 16 prijímacích a vysielacích antén, fungujúcich v dynamickom režime. Pokiaľ ide o beamforming, vďaka použitiu väčšieho počtu antén na prvku sa podarí vytvoriť užší a dlhší lúč a spoľahlivejšie "sledovať" klienta, čím mu zabezpečuje lepší používateľský zážitok.
Využitím ďalších patentovaných materiálov dosahujeme vysoké elektrické parametre samotnej antény. Odtiaľ pramení aj nižšie percento strát na signále a oveľa výhodnejšie parametre odrazu signálu.
V našich laboratóriách sme viackrát uskutočnili testy porovnania sily signálu prístupových bodov na rovnakej vzdialenosti pokrytia. Na ilustrácii vyššie možno vidieť, že na trojnohách sú umiestnené dve TDP, ktoré podporujú Wi-Fi 6: jedna (červená) so smart-anténami od Huawei, druhá bez nich. Vzdialenosť od bodu k telefónu je v oboch prípadoch 13 m. Pri zachovaní rovnakých podmienok — rovnaká frekvenčná pásma 5 GHz, frekvencia kanála 20 MHz atď. — sa priemerne rozdiel v sile signálu medzi zariadeniami počíta na 3 dBm, pričom prevaha je na strane bodu Huawei.
V druhom teste sú zapojené tie isté prístupové body Wi-Fi 6, tá istá šírka pásma 20 MHz, tá istá rezerva 5 GHz. Na vzdialenosti 13 m sa významný rozdiel nepozoruje, ale akonáhle vzdialenosť zdvojnásobíme, ukazovatele sa líšia takmer o poriadok (7 dBm) — v prospech nášho AirEngine.
Využitím technológií 5G — DynamicTurbo, vďaka ktorým je v bezdrôtovom prostredí priorizovaný traffic od VIP používateľov, dosahujeme službu, akú sme v bezdrôtovom prostredí ešte nemali (napríklad, top manažér spoločnosti vám nebude pravidelne klásť otázky, prečo má také slabé pripojenie). Doteraz boli takmer výhradne majetkom sveta pevne viazaných sietí — buď TDM, alebo IP Hard Pipe, s vyčlenením MPLS tunelov.
Wi-Fi 6 tiež uvádza do praxe koncept bezproblémového roamingu. To všetko vďaka tomu, že bol modifikovaný mechanizmus migrácie medzi bodmi: užívateľ sa najprv pripojí k novému bodu a až potom sa odpojí od starého. Táto novinka má pozitívny dopad na fungovanie v takých scénároch, ako je telefonovanie cez Wi-Fi, telemedicína a automotive, a to najmä pri práci autonómnych robotov, dronov atď., pre ktoré je kriticky dôležité nepretržite udržiavať pripojenie s riadiacim centrom.
V mini videu vyššie je zábavným spôsobom zobrazený pomerne moderný prípad použitia Wi-Fi 6 od Huawei. Psík v červenom overalovej kombinácii má VR okuliare pripojené k bodu AirEngine, ktorý sa rýchlo prepína a zabezpečuje minimálne oneskorenia pri prenose informácií. Druhému psovi sa šťastie usmialo menej: podobné okuliare, ktoré má na hlave, sú pripojené k TД iného dodávateľa (z etických dôvodov samozrejme nebudeme menovať), a hoci výpadky a lagy nie sú fatálne, narušujú možnosti overlayovania virtuálneho prostredia na okolitý priestor v reálnom čase.
Vnútri Číny sa architektúra využíva vo veľkom. S využitím jej riešení bolo postavených okolo 600 kampusov, z ktorých dobrá polovica zodpovedá princípom HiCampus od začiatku do konca.
Ako ukazuje prax, najefektívnejšie je využitie HiCampus pre spoluprácu v kancelárskych priestoroch, na „inteligentných fabrikách“ s ich pohyblivými autonómnymi robotmi — AGV, ako aj na miestach s masovým zhromaždením ľudí. Napríklad na medzinárodnom letisku v Pekingu, kde bola rozvinutá sieť Wi-Fi 6, zabezpečujúca bezdrôtové služby pre pasažierov na celom území; medzi iným, vďaka kampusovej infraštruktúre sa letisku podarilo skrátiť čas čakania v rade o 15 % a ušetriť 20 % na personále.
Úplne optický rez
Čoraz častejšie budujeme kampusy podľa novej štruktúry — IP + POL, a to ani nie podľa priania technologickej módy. Dominantný prístup, pri ktorom sme pri nasadzovaní sieťovej infraštruktúry v budove ťahali optiku až do poschodia a ďalej sme robili rozvod medi, kládol na architektúru prísne obmedzenia. Stačí povedať, že pri potrebnom upgrade bolo nutné meniť takmer celé prostredie na úrovni poschodia. Samotný materiál, meď, tiež nie je ideálny: ani z hľadiska priepustnosti, ani z hľadiska životného cyklu, ani z hľadiska ďalšieho rozvoja prostredia. Samozrejme, meď bola všetkým jasná a umožňovala rýchlo a lacno vytvárať jednoduché sieťové riešenia. Spolu s tým však z hľadiska celkových nákladov na vlastníctvo a potenciálu na upgrade siete meď v roku 2020 prehráva oproti optike.
Výrazne sa ukazuje prednosť optiky, keď treba počítať s dlhým životným cyklom infraštruktúry (a posudzovať náklady na ňu z dlhodobého hľadiska) a keď očakáva zásadnú evolúciu. Napríklad je potrebné, aby v prostredí neustále fungovali 4K kamery a 8K televízory alebo iný digitálny signage s vysokým rozlíšením. V podobných situáciách je najrozumnejším riešením aplikácia plne optickej siete — s využitím optických prepínačov. Predtým bol limitujúcim faktorom pri voľbe tohto modelu budovania kampusu malý počet koncových terminálov — optických sietí (ONU). V súčasnosti však nielen používateľské stroje predpokladajú možnosť pripojenia cez terminály k optickej sieti. Do tej istej Wi-Fi bodky sa zasúva prijímač/vysielač, ktorý pracuje s POL sieťou, a tak dostávame bezdrôtovú službu cez vysokorýchlostnú optickú sieť.
Takže plne implementovať Wi-Fi 6 je možné s minimálnymi nákladmi: zriadiť IP + POL sieť, pripojiť Wi-Fi k nej a v pokoji zvyšovať výkon. Jediná vec, v prípade Wi-Fi bodiek, je potrebné lokálne napájanie. Inak nám nič nebráni doviezť sieť na 10 alebo 50 Gbit/s.
Nasadenie plne optických sietí je opodstatnené v najrôznejších prípadoch. Napríklad je ťažké si predstaviť alternatívu v starých budovách s dlhými priečkami. Ak ste nikdy neopravovali budovu v centre Moskvy, verte mi, máte veľké šťastie: zvyčajne sú všetky uličky pre káble v takých stavbách upchané a aby ste zorganizovali lokálnu sieť rozumne, občas musíte robiť všetko od začiatku. V prípade POL riešenia je možné položiť optický kábel, rozvetviť ho splittermi a vytvoriť modernú sieť.
To isté platí aj pre vzdelávacie inštitúcie so starou architektúrou, hotelové komplexy a obrovské budovy, vrátane letísk.
Riadiac sa zásadou 'rob to, čo prednášaš', sme v organizácii sieťových prostredí podľa modelu IP LAN + POL začali od seba. Obrovský kampus Huawei na jazere Sunshan v Číne, dokončený pred poltrom rokom s celkovou plochou viac ako 1,4 milióna m², je jedným z prvých prípadov realizácie architektúry HiCampus; jeho budovy, mimochodom, napodobňujú svojím vzhľadom známe pamiatky európskej architektúry. Vo vnútri je všetko moderné, ako je len možné.
Z centrálnej budovy sa optické linky rozvetvujú do susedných, 'podliehajúcich' kampusov, kde sa, samozrejme, opäť rozvetvujú po poschodiach atď. Prístupové body Wi-Fi 6 pokrývajúce celé územie 'sú' pripojené práve na optike.
Na kampuse je realizovaný celý rad služieb, ktoré vyžadujú stabilné vysokorýchlostné pripojenie, vrátane videodohľadu pomocou kamier s vysokým rozlíšením. Slúžia však nielen na videodohľad. Na vstupe do kampusu digitálna platforma cez tieto kamery identifikuje zamestnanca podľa tváre, ten následne priloží svoj RFID odznak k vstupnému terminálu, a len po úspešnej autentifikácii podľa dvoch kritérií sa mu otvoria dvere a poskytne sa mu prístup k bezdrôtovej sieti a digitálnym službám kampusu; neúspešne sa pokúsi vniknúť dnu s cudzím odznakom. Navyše, na celom areáli sú dostupné VDI služby (cloud desktop), systém konferenčnej komunikácie a mnoho ďalších služieb viazaných na Wi-Fi 6 s optickým pripojením.
Používanie plne sieťových optických riešení okrem iného šetrí obrovské množstvo miesta a na ich údržbu je potrebných oveľa menej ľudí. Takže podľa našich štatistík sa priemerne investície do infraštruktúry vďaka optickej vrstve znižujú o 40%.
Úplne inteligentný rez
Nad fyzickými riešeniami spojenými s optickým a bezdrôtovým prostredím prenosu údajov je v HiCampus úzko zapojená inteligentná platforma Horizon, ktorá slúži cieľom digitálnej transformácie a umožňuje vyťažiť z infraštruktúry viac užitočnosti.
Na úlohy súvisiace s infrastrukturou sa používa príslušná vrstva riadenia na platforme .
Prvotné určenie je zapojiť technológie strojového učenia na kontrolu siete. Konkrétne, ML algoritmy umožnili implementovať v iMaster NCE modul CampusInsight O&M 1-3-5: informácie o chybe prichádzajú do minúty, tri minúty sa venujú jej spracovaniu a za päť minút je odstránená (podrobnejšie pozri v našom článku „“. Týmto spôsobom sa opraví ani nie málo, ale 75–90% vznikajúcich chýb.
Druhá úloha je inteligentnejšia – integrovať rôzne služby súvisiace s „inteligentným kampusom“ (rovnaká kontrola siete, videodohľad atď.).
Keď v síťovej infraštruktúre existuje niekoľko desiatok prístupových bodov a pár kontrolérov, nič nebráni zachytávať z nich tok a rozprávať ho ručne pomocou Wiresharku. Ale keď je tých bodov tisíc, kontrolérov desiatky a všetko je rozmiestnené po veľkom území, hľadanie porúch sa stáva mnohonásobne ťažším. Aby sme zjednodušili úlohu, vyvinuli sme riešenie iMaster NCE CampusInsight (o ňom sme mali samostatný ). S jeho pomocou, zhromažďovaním informácií z zariadení – balíky na úrovni Layer-1 / Layer-4 – môžeme operatívne vyhľadávať poruchy v sieťovom prostredí.
Proces vyzerá nasledovne. Platforma, povedzme, nám ukazuje, že používateľ má problémy s rádioautentifikáciou. Vykonáva analýzu a ukazuje, v ktorom kroku vznikla problém. A ak je táto chyba spojená s prostredím, platforma nám navrhne, ako problém vyriešiť (v rozhraní sa objaví tlačidlo Resolve). V nižšie uvedenom videu je zobrazené, ako v systéme prichádza oznámenie o tom, že došlo k odmietnutiu RADIUS: pravdepodobne používateľ nesprávne zadal heslo, alebo sa heslo zmenilo. Týmto spôsobom, bez panických pokusov zistiť, čo sa deje, dokážeme ušetriť veľa času, keďže všetky údaje sú uchovávané a historické pozadie určitého incidentu sa ľahko študuje.
Bežná situácia: prichádza k vám majiteľ firmy alebo CTO a sťažuje sa, že nejaká dôležitá osoba sa včera vo vašej kancelárii nedokázala pripojiť na bezdrôtovú sieť. Je potrebné riešiť problém. Možno je ohrozená štvrťročná prémia. V bežnej situácii nie je možné problém odstrániť, pokiaľ nenájdete toho VIP používateľa. A čo ak je to nejaký top manažér alebo námestník ministra, s ktorým je ťažké sa stretnúť, nieto ešte požiadať ho o mobilný telefón, aby ste sa dostali k podrobnostiam problému? Vyhnúť sa podobným situáciám pomáha produkt spoločnosti Huawei, ktorý využíva náš distribučný systém veľkých dát FusionInsight, ktorý uchováva všetky nahromadené vedomosti o tom, čo sa v sieti udialo, vďaka čomu je možné vystopovať akúkoľvek poruchu prostredníctvom retrospektívnej analýzy.
Zariadenia a ich prepojenosť sú dôležité. Ale na to, aby sme vybudovali naozaj „inteligentný“ kampus, je potrebný softvérový nadstavba.
Predovšetkým v HiCampus nad fyzickou úrovňou funguje cloudová platforma. Môže mať privátne, verejné alebo hybridné usporiadanie. Na ňu sa následne nastrúhávajú služby na prácu s dátami. Celá táto sústava softvéru je digitálnou platformou. Z koncepčného hľadiska je založená na princípoch Relationship, Open, Multi-Ecosystem, Any-Connect — skrátene ROMA (o týchto a o platforme ako celku bude taktiež samostatný webinár a príspevok po ňom). Zabezpečením prepojenia medzi komponentmi prostredia Horizon robí toto prostredie celistvejším, čo sa ďalej potvrdzuje ako v obchodných ukazovateľoch, tak aj v pohodlí používateľov.
Inteligentné riadiace centrum Huawei IOC (Intelligent Operation Center) je určené na sledovanie „zdravia“ kampusu, energetickej efektívnosti a bezpečnosti a hlavne poskytuje celkový prehľad o tom, čo sa v kampuse deje. Napríklad vďaka prehľadnej schéme vizualizácie (pozri na ) bude jasné, že kamera reagovala na nejaký znepokojivý faktor, a môžete okamžite získať obraz z nej. Ak náhodou došlo k požiaru, cez RFID senzory je jednoduché skontrolovať, či všetci ľudia opustili miestnosť.
Vďaka možnosti pripojenia dodatočných modulov k prístupovým bodom Huawei, ktoré fungujú na báze RFID, ZigBee alebo Bluetooth, nie je ťažké vytvoriť prostredie, ktoré citlivo monitoruje situáciu na kampuse a signalizuje rôzne problémy. Okrem toho je s pomocou IOC možné efektívne vykonávať inventarizáciu aktív v reálnom čase, a celkovo prístup k kampusu ako k inteligentnej jednotke otvára množstvo príležitostí.
Samozrejme, jednotliví dodávatelia na trhu môžu poskytnúť časť riešení podobných tým, ktoré sú súčasťou HiCampus, napríklad plne optický prístup. Avšak nikto nemá k dispozícii komplexnú architektúru, ktorých hlavné výhody sme sa snažili prerozprávať v tomto príspevku.
A nakoniec dodáme, že podrobnosti o našich riešeniach pre smart campus, a niektoré z nich si môžete dokonca vyskúšať, sú k dispozícii na stránke nášho projektu. .
***
A nezabúdajte na naše početné webináre, ktoré sa konajú nielen v rusky hovoriacom segmente, ale aj na globálnej úrovni. Zoznam webinárov na najbližšie týždne je dostupný na .
Zdroj: habr.com
