Dávame do pozornosti stručný prehľad novej architektúry Huawei – HiCampus, ktorá je založená na úplne bezdrôtovom prístupe pre používateľov, IP + POL a inteligentnej platforme nad fyzickou infraštruktúrou.
Začiatkom roka 2020 sme predstavili dve nové architektúry, ktoré sa predtým používali výhradne v Číne. O HiDC, ktoré je určené predovšetkým na nasadenie infraštruktúry dátových centier, bolo na Habré zverejnené už na jar . Teraz sa pozrime všeobecne na HiCampus, architektúru so širším profilom.
Prečo je potrebný HiCampus
Príval udalostí, ktoré pandémia a odpor voči nej spôsobili, chtiac-nechtiac, podnietil mnohých k rýchlemu pochopeniu, že školské areály sú základom nového intelektuálneho sveta. Všeobecné slovo „kampus“ zahŕňa nielen kancelárske priestory, ale aj výskumné ústavy, laboratóriá, univerzity spolu so študentskými kampusmi a ďalšie.
Len v Rusku má Huawei k polovici roku 2020 viac ako tisíc vývojárov. Navyše o dva až tri roky ich bude približne päťkrát viac. A sústreďujú sa práve na areály, kde im musíme poskytnúť bezproblémový servis na požiadanie bez toho, aby sme museli čakať.
V skutočnosti je HiCampus pre koncového používateľa skutočne v prvom rade pohodlnejšie pracovné prostredie ako predtým. Podnikom to pomáha zvyšovať efektivitu výroby a navyše sa ukazuje, že sa im to aj ľahšie ovláda.
Medzitým je na univerzitách stále viac používateľov a majú stále viac zariadení. Je dobré, že nie každá bunda je ešte vybavená modulom Wi-Fi: „inteligentné oblečenie“ je stále kuriozitou, ale je možné, že sa čoskoro dostane do širokého používania. Výsledkom je, že bez radikálnych technologických zmien klesá kvalita služieb v sieti. Niet divu: spotreba dopravy sa zvyšuje, spotreba energie stúpa a nové služby vyžadujú stále viac zdrojov rôzneho druhu. Medzitým majitelia firiem a predstavenstvá, často inšpirovaní tempom, akým okolo nich prebieha digitálna transformácia, a to aj medzi ich konkurentmi, chcú nové príležitosti – rýchlo a lacno („Čo, nemáme videodohľad s rozpoznávaním tváre v našej kancelárii? Prečo?!“). Navyše dnes od sieťovej infraštruktúry očakávajú synergický efekt: nasadzovanie siete len pre sieť už nie je akceptované a nie je to v duchu doby.
Toto sú problémy, ktoré má HiCampus riešiť. Rozlišujeme tri sekcie, z ktorých každá prináša do architektúry svoje výhody. Uvádzame ich v poradí od nižšej po vyššiu:
- úplne bezdrôtové;
- všetky optické;
- intelektuál.
Úplne bezdrôtový rez
Základom úplne bezdrôtového strihu je produktové riešenie Huawei založené na Wi-Fi šiestej generácie. V porovnaní s Wi-Fi 5 umožňuje štvornásobný zvýšiť počet súčasne pripojených používateľov a odbremeniť „obyvateľov“ kampusu od potreby pripojiť sa k sieti „cez drôt“ kdekoľvek.
Nový produktový rad AirEngine, na ktorom je postavené bezdrôtové prostredie HiCampus, zahŕňa prístupové body (AP) pre rôzne scenáre: pre priemyselné využitie s IoT, pre vonkajšie použitie. Dizajn, rozmery a spôsoby montáže zariadení tiež umožňujú všetky mysliteľné prípady použitia.
Za inovácie v TD vďačíme nášmu vývojovému centru v Tel Avive, napríklad zvýšený počet antén na príjem (teraz ich je 16): naši kolegovia, ktorí tam pracujú, priniesli veľa zo svojich predchádzajúcich skúseností so zlepšovaním sietí WiMAX a 6G. Wi-Fi 5, vďaka čomu dokázali poriadne optimalizovať latenciu a priepustnosť bodov AirEngine. Vďaka tomu sme mohli každému klientovi garantovať priepustnosť minimálne danej úrovne: fráza „všade 100 Mbit/s“ nie je v našom prípade prázdna fráza.
Ako sa to stalo? Vráťme sa tu stručne k teórii. Podľa Shannonovej vety je priepustnosť prístupového bodu určená (a) počtom priestorových tokov, (b) šírkou pásma a pomerom signálu k šumu. Huawei urobil úpravy v porovnaní s predchádzajúcimi produktmi vo všetkých troch bodoch. Naše AP sú teda schopné formovania až 12 priestorových prúdov — jeden a pol krát viac ako top modely od iných predajcov. Okrem toho môžu podporovať osem 160 MHz širokých priestorových tokov oproti, v najlepšom prípade, ôsmim 80 MHz tokom od konkurentov. Nakoniec, vďaka technológii Smart Antenna naše prístupové body vykazujú výrazne väčšiu toleranciu rušenia a vyššie úrovne RSSI, keď ich prijíma klient.
Naši kolegovia z Tel Avivu získali koncom roka 2019 najvyššie ocenenie v rámci spoločnosti práve preto, že sa im na čipe s podporou Wi- Fi 802.11ax. Výsledok bol dosiahnutý jednak použitím nových materiálov, jednak pomocou pokročilejšej algoritmickej základne zabudovanej v procesore. Preto sú ďalšie výhodné aspekty Wi-Fi 6 „ako ich interpretuje Huawei“. Predovšetkým bol implementovaný mechanizmus MIMO pre viacerých používateľov, vďaka ktorému môže byť pridelených až osem priestorových tokov na jedného používateľa; MU-MIMO je navrhnutý tak, aby využíval celý anténny zdroj prístupového bodu pri prenose informácií ku klientom. Samozrejme, osem streamov naraz nebude pridelených žiadnemu smartfónu, ale notebooku najnovšej generácie alebo VR komplexu na priemyselné účely - celkom dobre.
So 16 priestorovými tokmi na fyzickej vrstve je teda možné dosiahnuť 10 Gbit/s na bod. Na úrovni aplikačnej prevádzky bude účinnosť média na prenos dát 78–80 %, teda približne 8 Gbit/s. Urobme si výhradu, že to platí v prípade prevádzky 160 MHz kanálov. Samozrejme, Wi-Fi 6 je určená predovšetkým na masové pripojenia a ak ich budú desiatky, tak každé jednotlivé pripojenie nebude až také nebetyčné.
V laboratórnych podmienkach sme opakovane testovali pomocou utility iPerf load – a zaznamenali sme, že dva špičkové body Huawei z radu AirEngine s použitím ôsmich priestorových tokov so šírkou 160 MHz, vymieňať dáta na aplikačnej úrovni rýchlosťou cca 8,37 Gbit/s. Je potrebné poznamenať: áno, majú špeciálny firmvér navrhnutý tak, aby odhalil potenciál zariadenia počas testovania, ale faktom zostáva.
Mimochodom, Huawei prevádzkuje v Rusku spoločné overovacie laboratórium s rozsiahlou flotilou Wi-Fi zariadení. Predtým sme v ňom používali zariadenia s čipmi M.2 od iných výrobcov, ale teraz ukazujeme výkon Wi-Fi 6 na telefónoch vlastnej výroby, napríklad P40.
Vyššie uvedené ilustrácie ukazujú, že jeden konštrukčný blok, z ktorých sú v prístupovom bode štyri, obsahuje aj štyri prvky – celkovo 16 vysielacích a prijímacích antén pracujúcich v dynamickom režime. Čo sa týka beamformingu, vďaka použitiu väčšieho počtu antén na prvku je možné sformovať užší a dlhší lúč a spoľahlivejšie „nasmerovať“ klienta a poskytnúť mu tak lepší užívateľský zážitok.
Vďaka použitiu dodatočných patentovaných materiálov je dosiahnutý vysoký elektrický výkon samotnej antény. Výsledkom je nižšie percento strát signálu a oveľa lepšie parametre odrazu signálu.
V našich laboratóriách sme opakovane vykonali testy na porovnanie sily signálu prístupových bodov v rovnakej vzdialenosti pokrytia. Vyššie uvedený obrázok ukazuje, že na statíve sú nainštalované dva prístupové body podporujúce Wi-Fi 6: jeden (červený) s inteligentnými anténami od Huawei, druhý bez nich. Vzdialenosť od bodu k telefónu je v oboch prípadoch 13 m. Ostatné veci sú rovnaké - rovnaký frekvenčný rozsah je 5 GHz, frekvencia kanála je 20 MHz atď. - v priemere je rozdiel v sile signálu medzi zariadeniami 3 dBm a výhoda je na strane Huawei.
Druhý test používa rovnaké Wi-Fi 6 bodov, rovnaký rozsah 20 MHz, rovnakú hranicu 5 GHz. Vo vzdialenosti 13 m nie je výrazný rozdiel, ale akonáhle zdvojnásobíme vzdialenosť, ukazovatele sa rozchádzajú takmer o rádovú veľkosť (7 dBm) - v prospech nášho AirEngine.
Pomocou 5G technológií – DynamicTurbo, vďaka ktorému je návštevnosť VIP používateľov uprednostňovaná na základe bezdrôtového prostredia, dosahujeme službu, ktorá v prostredí Wi-Fi ešte nebola (napríklad vrcholový manažér spoločnosti sa nebude pravidelne pýtať prečo má také slabé spojenie). Doteraz boli takmer výlučne doménou sveta káblových sietí – buď TDM alebo IP Hard Pipe, so zvýraznenými tunelmi MPLS.
Wi-Fi 6 tiež oživuje koncept bezproblémového roamingu. To všetko vďaka tomu, že bol upravený mechanizmus migrácie medzi bodmi: najprv sa používateľ pripojí k novému a až potom sa odpojí od starého. Táto inovácia má priaznivý vplyv na prevádzku v scenároch, ako je telefonovanie cez Wi-Fi, telemedicína a automobilový priemysel, konkrétne práca autonómnych robotov, dronov atď., pre ktoré je dôležité udržiavať nepretržité spojenie s riadiacim centrom.
Minivideo vyššie hravou formou ukazuje úplne moderný prípad využitia Wi-Fi 6 od Huawei. Psík v červenom overale má VR okuliare „zaháknuté“ na bod AirEngine, ktorý sa rýchlo prepína a zaisťuje minimálne oneskorenia pri prenose informácií. Iný pes mal menej šťastia: podobné okuliare umiestnené na jeho hlave sú spojené s TD iného predajcu (z etických dôvodov ho, samozrejme, nebudeme menovať), a aj keď prerušenia a oneskorenia nie sú fatálne, prekážajú prekrytie virtuálneho prostredia na okolitý priestor v reálnom čase.
Vo vnútri Číny sa architektúra využíva zo všetkých síl. Pomocou jeho riešení bolo vybudovaných približne 600 areálov, z ktorých dobrá polovica od začiatku do konca spĺňa princípy HiCampus.
Ako ukazuje prax, najefektívnejšie využitie HiCampusu je na spoluprácu v kancelárskych priestoroch, v „inteligentných továrňach“ s ich mobilnými autonómnymi robotmi – AGV, ako aj na preplnených miestach. Napríklad na medzinárodnom letisku v Pekingu, kde bola rozmiestnená sieť Wi-Fi 6, ktorá poskytuje bezdrôtové služby cestujúcim na celom území; Okrem iného vďaka infraštruktúre kampusu dokázalo letisko skrátiť čas čakania v rade o 15 % a ušetriť 20 % na personáli.
Plný optický rez
Čoraz častejšie budujeme kampusy podľa nového modelu - IP + POL, a už vôbec nie poslúchať diktát rozmarov technologickej módy. Predtým dominantný prístup, v ktorom sme pri nasadzovaní sieťovej infraštruktúry v budove natiahli optiku na podlahu a potom ju prepojili meďou, kládol na architektúru prísne obmedzenia. Stačí, že ak bol potrebný upgrade, muselo sa zmeniť takmer celé prostredie na úrovni podlahy. Samotný materiál, meď, tiež nie je ideálny: tak z hľadiska priepustnosti, ako aj z hľadiska životného cyklu, ako aj z hľadiska ďalšieho rozvoja životného prostredia. Samozrejme, meď bola zrozumiteľná pre každého a umožňovala vytvárať jednoduché sieťové riešenia rýchlo a lacno. Zároveň, pokiaľ ide o celkové náklady na vlastníctvo a potenciál na modernizáciu siete, meď v roku 2020 stráca na optiku.
Prevaha optiky sa prejavuje najmä vtedy, keď je potrebné plánovať dlhý životný cyklus infraštruktúry (a dlhodobo odhadovať náklady na ňu), ako aj vtedy, keď čelí vážnemu vývoju. Napríklad sa vyžaduje, aby v prostredí neustále fungovali 4K kamery a 8K TV alebo iné digitálne značenie s vysokým rozlíšením. V takýchto situáciách by bolo najrozumnejším riešením použiť celooptickú sieť využívajúcu optické prepínače. Predtým bol brzdiacim faktorom pri výbere takéhoto modelu výstavby kampusu malý počet koncových terminálov - jednotiek optickej siete (ONU). V súčasnosti nielen užívateľské stroje ponúkajú možnosť pripojenia cez terminály k optickej sieti. Transceiver pracujúci so sieťou POL je vložený do rovnakého Wi-Fi bodu a bezdrôtovú službu prijímame prostredníctvom vysokorýchlostnej optickej siete.
Môžete tak plne implementovať Wi-Fi 6 s malým úsilím: nastaviť sieť IP + POL, pripojiť k nej Wi-Fi a jednoducho zvýšiť výkon. Jediná vec je, že v prípade Wi-Fi bodov je potrebné lokálne napájanie. Inak nám nič nebráni zvýšiť sieť na 10 či 50 Gbit/s.
Nasadenie celooptických sietí má zmysel v rôznych situáciách. Ťažko si napríklad vedia predstaviť alternatívu v starých domoch s dlhými rozpätiami. Ak ste nikdy neprestavali budovu v centre Moskvy, verte mi, máte veľké šťastie: zvyčajne sú všetky káblové priechody v takýchto budovách upchaté a aby ste múdro zorganizovali miestnu sieť, niekedy musíte urobiť všetko od škrabanec. V prípade riešenia POL môžete položiť optický kábel, rozviesť ho rozbočovačmi a vytvoriť tak modernú sieť.
To isté platí pre vzdelávacie inštitúcie s budovami starej architektúry, hotelové komplexy a obrovské budovy vrátane letísk.
Vedení princípom praktizujte to, čo kážete, začali sme od seba pri organizovaní sieťových prostredí pomocou modelu IP LAN + POL. Obrovský kampus Huawei na jazere Songshan (Čína), ktorý bol dokončený pred rokom a pol, s celkovou rozlohou viac ako 1,4 milióna m² je jedným z prvých prípadov implementácie architektúry HiCampus; jeho budovy, mimochodom, svojím vzhľadom reprodukujú slávne pamiatky európskej architektúry. Naopak, všetko vo vnútri je maximálne moderné.
Z centrálnej budovy sa optické linky rozchádzajú do susedných, „predmetných“ kampusov, kde sú zase rozmiestnené po podlažiach atď. Wi-Fi 6 prístupových bodov pokrývajúcich celé územie teda „sedí“ na optike.
Areál disponuje celým radom služieb, ktoré vyžadujú stabilné vysokorýchlostné pripojenie, vrátane video sledovania pomocou kamier s vysokým rozlíšením. Neslúžia však len na video dohľad. Digitálna platforma pri vchode do kampusu prostredníctvom tých istých kamier identifikuje zamestnanca podľa tváre, potom priloží svoj RFID odznak na prístupový terminál a až po úspešnej autentifikácii podľa dvoch kritérií sa otvoria dvere a získa prístup k bezdrôtovej sieti a digitálnym službám kampusu, nebude môcť vkĺznuť dovnútra s odznakom niekoho iného . Okrem toho je v celom areáli dostupná služba VDI (cloud desktop), systém konferenčných hovorov a mnoho ďalších služieb na báze Wi-Fi 6 s optickým pripojením.
Používanie plne prepojených optických riešení okrem iného šetrí veľa miesta a vyžaduje oveľa menej ľudí na ich údržbu. Podľa našich štatistík sa teda investície do infraštruktúry vďaka optickej vrstve znižujú v priemere o 40 %.
Plne inteligentný plátok
Okrem fyzických riešení spojených s optickými a bezdrôtovými médiami na prenos dát je HiCampus úzko integrovaný s inteligentnou platformou Horizon, ktorá slúži účelu digitálnej transformácie a umožňuje vám získať väčšiu hodnotu z infraštruktúry.
Pre úlohy súvisiace so samotnou infraštruktúrou sa používa základná vrstva správy na platforme .
Jeho prvým účelom je využiť technológie strojového učenia na monitorovanie siete. Najmä algoritmy ML umožnili implementovať modul CampusInsight O&M 1-3-5 v iMaster NCE: do minúty sa dostane informácia o chybe, tri minúty sa strávia jej spracovaním, za päť minút sa odstráni (viac podrobnosti nájdete v našom článku “"). Týmto spôsobom sa opraví najmenej 75 – 90 % vzniknutých chýb.
Druhá úloha je inteligentnejšia - integrovať rôzne služby súvisiace s „inteligentným kampusom“ (rovnaké ovládanie siete, video dohľad atď.).
Keď má sieťová infraštruktúra niekoľko desiatok prístupových bodov a pár radičov, nič vám nebráni zachytiť prevádzku z nich a analyzovať ju manuálne pomocou Wireshark. Ale keď existujú tisíce bodov, desiatky ovládačov a všetko toto vybavenie je rozmiestnené na veľkej ploche, riešenie problémov je oveľa ťažšie. Na zjednodušenie úlohy sme vyvinuli riešenie iMaster NCE CampusInsight (mali sme samostatné ). S jeho pomocou, akumuláciou informácií zo zariadení - paketov Layer-1 / Layer-4 - môžete rýchlo nájsť chyby v sieťovom prostredí.
Proces vyzerá takto: Platforma nám napríklad ukazuje, že používateľ nie je na tom dobre s rádiovou autentifikáciou. Analyzuje a uvádza, v ktorom kroku problém nastal. A ak to súvisí s prostredím, platforma nám ponúkne riešenie problému (v rozhraní sa objaví tlačidlo Vyriešiť). Video nižšie ukazuje, ako systém dostane upozornenie, že došlo k odmietnutiu RADIUS: s najväčšou pravdepodobnosťou buď používateľ zadal heslo nesprávne, alebo sa heslo zmenilo. Bez zbesilých pokusov zistiť, čo sa deje, je teda možné ušetriť veľa času; našťastie sú všetky údaje uložené a pozadie konkrétnej kolízie sa dá ľahko študovať.
Bežný príbeh: Príde za vami majiteľ spoločnosti alebo technický riaditeľ a sťažuje sa, že nejaká dôležitá osoba vo vašej kancelárii sa včera nemohla pripojiť k bezdrôtovej sieti. Problém musíme vyriešiť. Je možné, že hrozí strata štvrťročného bonusu. V normálnej situácii nie je možné vyriešiť problém bez nájdenia toho istého VIP používateľa. Ale čo ak ide o nejakého vrcholového manažéra alebo námestníka ministra, s ktorým nie je ľahké sa stretnúť, tým menej ho požiadať o smartfón, aby ste pochopili problém? Takýmto situáciám pomáha predchádzať produkt Huawei, ktorý využíva našu distribúciu veľkých dát FusionInsight, ktorá uchováva celé nahromadené množstvo poznatkov o dianí v sieti, vďaka čomu možno spätnou analýzou zistiť pôvod akéhokoľvek problému.
Dôležité sú zariadenia a ich konektivita. Ale na vybudovanie skutočne „inteligentného“ kampusu je potrebný softvérový doplnok.
Po prvé, HiCampus používa cloudovú platformu na vrchole fyzickej vrstvy. Môže byť súkromný, verejný alebo hybridný. To je zase vrstvené službami na prácu s dátami. Celá táto sada softvéru je digitálna platforma. Z koncepčného hľadiska je založený na princípoch Relationship, Open, Multi-Ecosystem, Any-Connect – skrátene ROMA (o nich a platforme ako celku bude aj samostatný webinár a príspevok). Poskytovaním prepojení medzi zložkami prostredia ho Horizon robí holistickejším, čo sa ďalej potvrdzuje v obchodných ukazovateľoch aj užívateľskom komforte.
Huawei IOC (Intelligent Operation Center) je zase navrhnuté tak, aby monitorovalo „zdravie“ kampusu, energetickú efektívnosť a bezpečnosť, a čo je najdôležitejšie, poskytovalo všeobecný prehľad o tom, čo sa v areáli deje. Napríklad vďaka vizualizačnej schéme (viď. ) bude jasné, že fotoaparát zareagoval na nejaký alarmujúci faktor a môžete si z neho okamžite urobiť obrázok. Ak náhle dôjde k požiaru, je ľahké pomocou RFID senzorov skontrolovať, či všetci ľudia opustili priestory.
A vďaka tomu, že k prístupovým bodom Huawei je možné pripojiť ďalšie moduly, ktoré fungujú cez RFID, ZigBee alebo Bluetooth, nie je ťažké vytvoriť prostredie, ktoré bude citlivo monitorovať situáciu na akademickej pôde a signalizovať najrôznejšie problémy. Okrem toho IOC uľahčuje inventarizáciu majetku v reálnom čase a vo všeobecnosti práca s kampusom ako inteligentnou jednotkou otvára množstvo možností.
Samozrejme, jednotliví predajcovia na trhu môžu poskytovať niektoré riešenia podobné tým, ktoré obsahuje HiCampus, napríklad plne optický prístup. Nikto však nemá holistickú architektúru, ktorej hlavné výhody sme sa snažili odhaliť v príspevku.
A na záver dodáme, že viac o našich riešeniach pre inteligentné areály nájdete a niektoré z nich si aj môžete vyskúšať na našej stránke projektu .
***
A nezabudnite 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: hab.com