Predstavljamo vam kratek pregled nove Huaweijeve arhitekture - HiCampus, ki temelji na popolnoma brezžičnem dostopu za uporabnike, IP + POL in inteligentni platformi na vrhu fizične infrastrukture.
V začetku leta 2020 smo predstavili dve novi arhitekturi, ki sta bili prej uporabljeni izključno na Kitajskem. O HiDC, ki je zasnovan predvsem za postavitev infrastrukture podatkovnih centrov, smo na Habréju že objavili spomladi . Zdaj pa si na splošno oglejmo HiCampus, arhitekturo širšega profila.
Zakaj potrebujemo HiCampus
Vrtoglavica dogodkov, ki jih je pandemija in odpor proti njej, hočeš nočeš, spodbudil mnoge, da so hitro prišli do spoznanja, da so kampusi temelj novega intelektualnega sveta. Splošna beseda "kampus" ne vključuje samo pisarniških prostorov, ampak tudi raziskovalne inštitute, laboratorije, univerze skupaj s študentskimi kampusi in še več.
Samo v Rusiji ima Huawei od sredine leta 2020 več kot tisoč razvijalcev. Še več, čez dve do tri leta jih bo približno petkrat več. In skoncentrirani so ravno v kampusih, kjer jim moramo zagotoviti nemoteno storitev na zahtevo, ne da bi morali čakati.
Pravzaprav je za končnega uporabnika HiCampus resnično predvsem bolj priročno delovno okolje kot prej. Podjetjem pomaga povečati učinkovitost proizvodnje, poleg tega pa se izkaže, da jim je lažje poslovati.
Medtem je v kampusih vse več uporabnikov in imajo vse več naprav. Dobro je, da vsaka jakna še ni opremljena z modulom Wi-Fi: "pametna oblačila" so še vedno zanimivost, vendar je možno, da bodo kmalu prišla v široko uporabo. Posledično se brez korenitih tehnoloških sprememb kakovost storitev v omrežju zmanjša. Nič čudnega: poraba prometa narašča, poraba energije narašča, nove storitve pa zahtevajo vedno več virov različnih vrst. Medtem si lastniki podjetij in upravni odbori, pogosto navdihnjeni s hitrostjo, s katero se digitalna transformacija dogaja okoli njih, tudi med konkurenti, želijo novih priložnosti – hitro in poceni (»Kaj, nimamo videonadzora s prepoznavo obrazov. v naši pisarni? Zakaj?!"). Poleg tega danes od omrežne infrastrukture pričakujejo sinergijski učinek: postavitev omrežja zaradi omrežja ni več sprejemljiva in ni več v duhu časa.
To so težave, za katere je zasnovan HiCampus. Ločimo tri sklope, od katerih vsaka arhitekturi prinaša svoje prednosti. Navajamo jih po vrstnem redu od nižjega proti višjemu:
- popolnoma brezžično;
- vse optično;
- intelektualec.
Popolnoma brezžično rezanje
Osnova popolnoma brezžičnega kroja je Huaweijeva produktna rešitev, ki temelji na šesti generaciji Wi-Fi. V primerjavi z Wi-Fi 5 omogoča štirikrat povečati število sočasno povezanih uporabnikov in razbremeniti »prebivalce« kampusa, da se kjerkoli »preko žice« povezujejo v omrežje.
Nova linija izdelkov AirEngine, na kateri je zgrajeno brezžično okolje HiCampus, vključuje dostopne točke (AP) za različne scenarije: za industrijsko uporabo z IoT, za uporabo na prostem. Zasnova, dimenzije in načini montaže naprav prav tako omogočajo vse možne primere uporabe.
Inovacije v TD, na primer povečano število anten za sprejem (zdaj jih je 16), dolgujemo našemu razvojnemu centru v Tel Avivu: naši kolegi, ki delajo tam, so veliko svojih prejšnjih izkušenj pri izboljševanju omrežij WiMAX in 6G prenesli v Wi-Fi 5, zahvaljujoč kateremu so lahko resno optimizirali zakasnitev in prepustnost točk AirEngine. Posledično smo lahko vsakemu odjemalcu zagotovili prepustnost vsaj na določeni ravni: fraza »100 Mbit/s povsod« v našem primeru ni prazna fraza.
Kako se je to zgodilo? Tu se na kratko posvetimo teoriji. Po Shannonovem izreku je prepustnost dostopne točke določena z (a) številom prostorskih tokov, (b) pasovno širino in razmerjem med signalom in šumom. Huawei je v primerjavi s predhodnimi izdelki naredil spremembe v vseh treh točkah. Tako so naše AP sposobne oblikovati do 12 prostorskih tokov — enkrat in pol več kot vrhunski modeli drugih proizvajalcev. Poleg tega lahko podpirajo osem 160 MHz širokih prostorskih tokov v primerjavi z v najboljšem primeru osmimi 80 MHz tokovi konkurentov. Nazadnje, zahvaljujoč tehnologiji pametne antene, naše dostopne točke izkazujejo znatno večjo toleranco na motnje in višje ravni RSSI, ko jih prejme stranka.
Konec leta 2019 so naši kolegi iz Tel Aviva prejeli najvišjo nagrado v podjetju prav zato, ker jim je na čipu, ki podpira Wi-Fi, uspelo doseči višje razmerje med signalom in šumom (SNR) od drugega znanega ameriškega proizvajalca. Fi 802.11ax. Rezultat je bil dosežen tako z uporabo novih materialov kot s pomočjo naprednejše algoritemske baze, vgrajene v procesor. Od tod tudi drugi ugodni vidiki Wi-Fi 6, »kot jih interpretira Huawei«. Zlasti je bil implementiran večuporabniški mehanizem MIMO, zahvaljujoč kateremu je mogoče dodeliti do osem prostorskih tokov na uporabnika; MU-MIMO je zasnovan za uporabo celotnega antenskega vira dostopne točke pri prenosu informacij odjemalcem. Seveda osem tokov hkrati ne bo dodeljenih nobenemu pametnemu telefonu, ampak prenosniku najnovejše generacije ali kompleksu VR za industrijske namene - kar dobro.
Tako je s 16 prostorskimi tokovi na fizičnem nivoju mogoče doseči 10 Gbit/s na točko. Na nivoju aplikacijskega prometa bo izkoristek medija za prenos podatkov 78–80 % oziroma približno 8 Gbit/s. Pridržimo se, da to velja v primeru delovanja 160 MHz kanalov. Seveda je Wi-Fi 6 zasnovan predvsem za množične povezave, in če jih je na desetine, potem vsaka posamezna povezava ne bo tako visoke hitrosti.
V laboratorijskih pogojih smo večkrat izvedli teste s pripomočkom iPerf load utility - in zabeležili, da sta dve hi-end Huawei točki iz linije AirEngine z uporabo osmih prostorskih tokov s širino 160 MHz vsak, izmenjujejo podatke na ravni aplikacije s hitrostjo približno 8,37 Gbit/s. Treba je narediti pripombo: da, imajo posebno strojno programsko opremo, zasnovano tako, da med testiranjem razkrije potencial opreme, vendar dejstvo ostaja dejstvo.
Mimogrede, Huawei upravlja skupni validacijski laboratorij v Rusiji z obsežno floto opreme Wi-Fi. Prej smo v njem uporabljali naprave s čipi M.2 drugih proizvajalcev, zdaj pa prikazujemo delovanje Wi-Fi 6 na telefonih lastne proizvodnje, na primer P40.
Iz zgornjih ilustracij je razvidno, da posamezen strukturni blok, ki jih je v dostopovni točki štiri, vsebuje tudi štiri elemente - skupaj 16 oddajno-sprejemnih anten, ki delujejo v dinamičnem načinu. Kar zadeva oblikovanje snopa, je zahvaljujoč uporabi večjega števila anten na elementu možno oblikovati ožji in daljši snop ter bolj zanesljivo »voditi« naročnika in mu zagotoviti izboljšano uporabniško izkušnjo.
Zaradi uporabe dodatnih patentiranih materialov je dosežena visoka električna zmogljivost same antene. Posledica tega je nižji odstotek izgub signala in veliko boljši parametri odboja signala.
V naših laboratorijih smo večkrat izvedli teste za primerjavo moči signala dostopnih točk na enaki razdalji pokritosti. Zgornja slika prikazuje, da sta dve dostopni točki, ki podpirata Wi-Fi 6, nameščeni na stojalih: ena (rdeča) s pametnimi antenami Huawei, druga brez njih. Razdalja od točke do telefona je v obeh primerih 13 m, pri enakih pogojih - enako frekvenčno območje je 5 GHz, frekvenca kanala je 20 MHz itd., V povprečju je razlika v moči signala med napravami 3 dBm, prednost pa je na strani Huaweija.
Drugi test uporablja istih 6 točk Wi-Fi, isti razpon 20 MHz, enako mejo 5 GHz. Na razdalji 13 m ni bistvene razlike, a takoj, ko podvojimo razdaljo, se kazalniki razlikujejo skoraj za red velikosti (7 dBm) - v korist našega AirEngine.
Z uporabo tehnologij 5G - DynamicTurbo, zahvaljujoč kateri se promet VIP uporabnikov prednostno razvršča na podlagi brezžičnega okolja, dosegamo storitev, ki je v okolju Wi-Fi še ni bilo (npr. najvišji menedžer podjetja ne bo redno spraševal zakaj ima to šibko povezavo). Do sedaj so bili skoraj izključno domena sveta žičnih omrežij - bodisi TDM ali IP Hard Pipe, s poudarjenimi tuneli MPLS.
Wi-Fi 6 oživlja tudi koncept brezhibnega gostovanja. Vse to je posledica dejstva, da je bil spremenjen mehanizem selitve med točkami: najprej se uporabnik poveže z novo in šele nato loči od stare. Ta novost blagodejno vpliva na delovanje v scenarijih, kot so telefonija preko Wi-Fi, telemedicina in avtomobilizem, in sicer delo avtonomnih robotov, dronov ipd., za katere je ključnega pomena vzdrževanje neprekinjene povezave z nadzornim centrom.
Zgornji mini video prikazuje na igriv način povsem moderen primer uporabe Wi-Fi 6 podjetja Huawei. Pes v rdečem kombinezonu ima VR očala “priklopljena” na točko AirEngine, ki hitro preklaplja in zagotavlja minimalne zakasnitve pri prenosu informacij. Drugi pes je imel manj sreče: podobna očala, ki so mu nataknjena na glavo, so povezana s TD drugega prodajalca (iz etičnih razlogov ga seveda ne bomo imenovali) in čeprav prekinitve in zamiki niso usodni, motijo prekrivanje virtualnega okolja na okoliški prostor v realnem času.
Znotraj Kitajske se arhitektura uporablja na vso moč. Z njegovimi rešitvami je bilo zgrajenih okoli 600 kampusov, od katerih jih je dobra polovica od začetka do konca v skladu z načeli HiCampus.
Kot kaže praksa, je najučinkovitejša uporaba HiCampusa za sodelovanje v pisarniških prostorih, v "pametnih tovarnah" z njihovimi mobilnimi avtonomnimi roboti - AGV, pa tudi na mestih, kjer je veliko ljudi. Na primer na mednarodnem letališču v Pekingu, kjer je bilo nameščeno omrežje Wi-Fi 6, ki zagotavlja brezžične storitve potnikom po vsem ozemlju; Letališče je med drugim zaradi infrastrukture kampusa lahko skrajšalo čakalne dobe v vrstah za 15 % in prihranilo 20 % pri osebju.
Popoln optični rez
Vse bolj gradimo kampuse po novem modelu – IP + POL, in sploh ne ubogati zapovedi muhavosti tehnološke mode. Prej prevladujoč pristop, ko smo pri postavitvi omrežne infrastrukture v stavbo optiko raztegnili do tal in jo nato ožičili z bakrom, je arhitekturi naložil stroge omejitve. Dovolj je, da je bilo treba, če je bila nadgradnja nujna, spremeniti skoraj celotno okolje v etaži. Tudi sam material, baker, ni idealen: tako z vidika prepustnosti, kot z vidika življenjskega cikla in z vidika nadaljnjega razvoja okolja. Seveda je bil baker vsem razumljiv in je omogočal hitro in poceni izdelavo preprostih omrežnih rešitev. Hkrati glede skupnih stroškov lastništva in potenciala za nadgradnjo omrežja baker leta 2020 izgublja optiko.
Superiornost optike je še posebej očitna, ko je treba načrtovati dolgo življenjsko dobo infrastrukture (in dolgoročno oceniti stroške le-te), pa tudi takrat, ko je pred resnim razvojem. Zahteva se na primer, da v okolju nenehno delujejo kamere 4K in televizorji 8K ali drugi digitalni znaki visoke ločljivosti. V takšnih situacijah bi bila najbolj razumna rešitev uporaba popolnoma optičnega omrežja z uporabo optičnih stikal. Prej je pri izbiri takšnega modela gradnje kampusa oviralo majhno število končnih terminalov – enot optičnega omrežja (ONU). Trenutno ne samo uporabniški stroji ponujajo možnost povezovanja prek terminalov z optičnim omrežjem. V isto Wi-Fi točko vstavimo oddajnik-sprejemnik, ki deluje z omrežjem POL, brezžično storitev pa prejemamo prek hitrega optičnega omrežja.
Tako lahko v celoti implementirate Wi-Fi 6 z malo truda: nastavite omrežje IP + POL, nanj povežete Wi-Fi in preprosto povečate zmogljivost. Edina stvar je, da je v primeru Wi-Fi točk potrebno lokalno napajanje. Sicer pa nam nič ne preprečuje, da bi omrežje povečali na 10 ali 50 Gbit/s.
Postavitev popolnoma optičnih omrežij je smiselna v različnih situacijah. Na primer, težko si predstavljajo alternativo v starih hišah z velikimi razponi. Če še nikoli niste obnovili stavbe v središču Moskve, potem verjemite, imate veliko srečo: običajno so vsi kabelski prehodi v takšnih stavbah zamašeni in da bi pametno organizirali lokalno omrežje, morate včasih narediti vse od praskati. V primeru POL rešitve lahko položite optični kabel, ga razdelite z razdelilniki in ustvarite sodobno omrežje.
Enako velja za izobraževalne ustanove s stavbami stare arhitekture, hotelskimi kompleksi in ogromnimi zgradbami, vključno z letališči.
Vodeni po načelu praktikuj, kar pridigaš, smo pri organizaciji omrežnih okolij po modelu IP LAN + POL začeli pri sebi. Ogromen kampus Huawei ob jezeru Songshan (Kitajska), dokončan pred letom in pol, s skupno površino več kot 1,4 milijona m² je eden prvih primerov implementacije arhitekture HiCampus; njegove zgradbe, mimogrede, v svojem videzu posnemajo znane spomenike evropske arhitekture. Nasprotno, vse v notranjosti je kar se da moderno.
Od osrednje stavbe se optične linije razhajajo v sosednje, "predmetne" kampuse, kjer se nato porazdelijo tudi po nadstropjih itd. Dostopne točke Wi-Fi 6, ki pokrivajo celotno ozemlje, torej "sedijo" na optiki.
Kampus ponuja celo vrsto storitev, ki zahtevajo stabilno hitro povezavo, vključno z videonadzorom s kamerami visoke ločljivosti. Vendar pa ne služijo samo za video nadzor. Digitalna platforma na vhodu v kampus prek teh istih kamer identificira zaposlenega po obrazu, nato njegovo RFID značko nalepi na dostopni terminal in šele po uspešni avtentikaciji po dveh kriterijih se mu odprejo vrata in omogoči dostop do brezžičnega omrežja in digitalnih storitev. kampusa; ne bo mogel zdrsniti noter s tujo značko . Poleg tega je v celotnem kompleksu na voljo storitev VDI (namizje v oblaku), sistem konferenčnih klicev in številne druge storitve, ki temeljijo na Wi-Fi 6 z optično povezavo.
Uporaba popolnoma omrežnih optičnih rešitev med drugim prihrani veliko prostora, za vzdrževanje pa potrebuje veliko manj ljudi. Tako se po naši statistiki v povprečju investicije v infrastrukturo zaradi optičnega sloja zmanjšajo za 40 %.
Popolnoma inteligentna rezina
Poleg fizičnih rešitev, povezanih z optičnimi in brezžičnimi mediji za prenos podatkov, je HiCampus tesno povezan z inteligentno platformo Horizon, ki služi namenu digitalne transformacije in vam omogoča, da iz infrastrukture pridobite več vrednosti.
Za naloge, povezane s samo infrastrukturo, se uporablja osnovni sloj upravljanja na platformi .
Njegov prvi namen je uporaba tehnologij strojnega učenja za nadzor omrežja. Zlasti algoritmi ML so omogočili implementacijo modula CampusInsight O&M 1-3-5 v iMaster NCE: v eni minuti prejmemo informacijo o napaki, tri minute porabimo za njeno obdelavo, v petih minutah jo odpravimo (za več podrobnosti si oglejte v našem članku ""). Na ta način se popravi kar 75–90 % napak, ki se pojavijo.
Druga naloga je bolj inteligentna - integrirati različne storitve, povezane s "pametnim kampusom" (isti nadzor omrežja, video nadzor itd.).
Ko ima omrežna infrastruktura več deset dostopnih točk in nekaj krmilnikov, vam nič ne preprečuje, da bi z njih zajeli promet in ga ročno razčlenili z uporabo Wiresharka. Ko pa je na tisoče točk, na desetine krmilnikov in je vsa ta oprema razpršena po velikem območju, postane odpravljanje težav veliko težje. Za poenostavitev naloge smo razvili rešitev iMaster NCE CampusInsight (imeli smo ločeno ). Z njegovo pomočjo lahko s kopičenjem informacij iz naprav - paketov Layer-1 / Layer-4 - hitro najdete napake v omrežnem okolju.
Postopek izgleda takole: Platforma nam na primer pokaže, da se uporabnik ne znajde dobro z radijsko avtentikacijo. Analizira in pokaže, na katerem koraku je prišlo do težave. In če je povezana z okoljem, nam bo platforma ponudila rešitev težave (v vmesniku se pojavi gumb Reši). Spodnji video prikazuje, kako sistem prejme obvestilo, da je prišlo do zavrnitve RADIUS: najverjetneje je uporabnik napačno vnesel geslo ali pa se je geslo spremenilo. Tako je mogoče brez mrzličnih poskusov ugotoviti, kaj se dogaja, prihraniti veliko časa, na srečo so vsi podatki shranjeni in ozadje posameznega trka je enostavno preučiti.
Pogosta zgodba: k vam pride lastnik podjetja ali tehnični direktor in se pritoži, da se neka pomembna oseba v vaši pisarni včeraj ni mogla povezati z brezžičnim omrežjem. Težavo moramo rešiti. Morda obstaja nevarnost izgube četrtletnega bonusa. V normalnih razmerah je nemogoče odpraviti težavo, ne da bi našli istega VIP uporabnika. Kaj pa, če gre za kakšnega najvišjega menedžerja ali namestnika ministra, s katerim se ni lahko srečati, še manj pa ga prositi za pametni telefon, da bi razumeli problem? Izogibati se takšnim situacijam pomaga produkt Huawei, ki uporablja našo distribucijo velikih podatkov FusionInsight, ki hrani vso akumulirano količino znanja o tem, kaj se je dogajalo v omrežju, zaradi česar je mogoče z retrospektivno analizo doseči izvor kakršne koli težave.
Pomembne so naprave in njihova povezljivost. Toda za izgradnjo resnično »pametnega« kampusa je potreben programski dodatek.
Prvič, HiCampus uporablja platformo v oblaku na vrhu fizične plasti. Lahko je zasebno, javno ali hibridno. To pa je prepleteno s storitvami za delo s podatki. Ta celoten sklop programske opreme je digitalna platforma. S konceptualnega vidika temelji na načelih Relationship, Open, Multi-Ecosystem, Any-Connect – na kratko ROMA (o njih in platformi kot celoti bo tudi ločen webinar in objava). Z zagotavljanjem povezav med komponentami okolja ga Horizon naredi celostnejšega, kar se dodatno potrjuje tako v poslovnih kazalnikih kot tudi v udobju uporabnika.
Po drugi strani je Huawei IOC (Intelligent Operation Center) zasnovan za spremljanje »zdravja« kampusa, energetske učinkovitosti in varnosti, in kar je najpomembneje, daje splošen pregled nad dogajanjem v kampusu. Na primer, zahvaljujoč shemi vizualizacije (glej. ) bo jasno, da se je kamera odzvala na nek zaskrbljujoč dejavnik, in iz nje lahko takoj dobite sliko. Če nenadoma pride do požara, je z RFID senzorji enostavno preveriti, ali so vsi ljudje zapustili prostor.
In zahvaljujoč dejstvu, da je na dostopne točke Huawei mogoče povezati dodatne module, ki delujejo prek RFID, ZigBee ali Bluetooth, ni težko ustvariti okolja, ki bo občutljivo spremljalo situacijo v kampusu in signaliziralo različne težave. Poleg tega IOC omogoča enostavno popisovanje sredstev v realnem času, na splošno pa delo s kampusom kot inteligentno enoto odpira veliko možnosti.
Seveda lahko posamezni ponudniki na trgu ponudijo nekatere rešitve, podobne tistim, ki so vključene v HiCampus, na primer popolnoma optični dostop. Nihče pa nima celostne arhitekture, katere glavne prednosti smo poskušali razkriti v objavi.
In na koncu bomo dodali, da lahko izveste več o naših rešitvah pametnega kampusa in nekatere od njih celo preizkusite na spletni strani našega projekta .
***
In ne pozabite na naše številne spletne seminarje, ki potekajo ne le v rusko govorečem segmentu, ampak tudi na svetovni ravni. Seznam spletnih seminarjev za prihodnje tedne je na voljo na .
Vir: www.habr.com