Predstavljamo vam kratek pregled nove arhitekture Huawei - HiCampus, ki temelji na popolnoma brezžičnem dostopu za uporabnike, IP + POL in inteligentni platformi nad fizično infrastrukturo.
Na začetku leta 2020 smo predstavili dve novi arhitekturi, ki sta prej veljali izključno za Kitajsko. O HiDC, zasnovanem predvsem za uvajanje infrastrukture podatkovnih centrov, smo spomladi že pisali na Habu. . Zdaj pa si bomo na splošno ogledali HiCampus - arhitekturo širšega spektra.
Zakaj je HiCampus potreben
Val dogodkov, ki jih je povzročila pandemija in njeno nasprotovanje, je nevede prisilil mnoge, da so hitreje prišli do spoznanja, da so kampusi temelj novega intelektualnega sveta. Pod obsežnim izrazom "kampus" so združeni ne le pisarniški prostori, temveč tudi raziskovalni inštituti, laboratoriji, univerze skupaj s študentskimi naselji in še več.
Le v Rusiji je bilo do sredi leta 2020 pri Huawei več kot tisoč razvijalcev. Poleg tega bo čez dve do tri leta njihovo število približno petkrat večje. Osredotočeni so prav na kampusih, kjer moramo zagotoviti brezšavno storitev na zahtevo, ne da bi jih puščali čakati.
Dejansko je za končnega uporabnika HiCampus predvsem bolj prijazno delovno okolje kot prej. Podjetjem pa pomaga pri povečanju proizvodne učinkovitosti, poleg tega pa je tudi lažje za njegovo obratovanje.
Kljub temu se na kampusih povečuje število uporabnikov, in ti imajo vse več naprav. Še dobro, da vsaka jakna še ni opremljena z Wi-Fi modulom: 'pametna oblačila' so še vedno redkost, vendar ni izključeno, da bodo kmalu prišla v širšo rabo. Kot posledica se, brez radikalnih tehnoloških sprememb, kakovost storitve v omrežju zmanjšuje. Nič presenetljivega: poraba podatkov narašča, narašča poraba električne energije, nova storitev pa zahteva vse več virov različne vrste. Medtem pa lastniki podjetij in nadzorni sveti, pogosto navdušeni nad hitrostjo, s katero poteka digitalna transformacija okoli njih, vključno s konkurenti, iščejo nove možnosti — hitro in poceni ('Kako, pri nas v pisarni ni videonadzora s prepoznavanjem obraza? Zakaj?!'). Poleg tega od omrežne infrastrukture danes pričakujejo sinergijski učinek: postavljanje omrežja zgolj zaradi omrežja ni več v navadi, prav tako ni v duhu časa.
Te težave naj bi rešila HiCampus. Opažamo tri plasti, od katerih vsaka prinaša svoje prednosti v arhitekturo. Naštejmo jih v vrstnem redu od spodnje do zgornje:
- popolnoma brezžična;
- popolnoma optična;
- inteligentna.
Popolnoma brezžična plast
Osnova popolnoma brezžične plasti je produktna rešitev Huawei, ki temelji na Wi-Fi šestega generacije. V primerjavi z Wi-Fi 5 omogoča štirikrat povečati število hkrati povezanih uporabnikov in uporabnikom kampusa odpraviti potrebo, da se k omrežju kdajkoli priklapljajo preko kablov.
Nova produktna linija AirEngine, na kateri temelji brezžično okolje HiCampus, vključuje dostopne točke (DT) za najrazličnejše scenarije: želite — za industrijsko uporabo z IoT, želite — za uporabo na prostem. Oblikovanje, dimenzije, načini pritrditve naprav prav tako omogočajo vse možne možnosti uporabe.
Novostmi v TD, kot, na primer, povečano število anten na sprejemu (zdaj jih je 16), smo dolžni našemu razvojnemu centru v Tel Avivu: sodelavci, ki delajo tam, so v Wi-Fi 6 prinesli mnoge izkušnje iz izboljšav omrežij WiMAX in 5G, kar jim je omogočilo, da so resno optimizirali zakasnitve in propustnost točk AirEngine. Kot rezultat smo uspeli zagotoviti propustnost, ki ne pade pod predpisano raven za vsakega uporabnika: fraza „100 Mbit/s povsod“ v našem primeru ni le prazna beseda.
Kako smo to dosegli? Tu se za hip vrnemo k teoriji. V skladu s Shannonovim teoremom se propustnost dostopne točke določa (a) po številu prostorskih tokov, (b) širini pasovne širine in (c) razmerju „signal - šum“. Pri Huawei so bile prilagoditve v primerjavi s prejšnjimi izdelki izvedene glede na vse tri točke. Tako naše TD zmorejo razviti do 12 prostorskih tokov — kar je 1,5-krat več kot pri vrhunskih modelih drugih ponudnikov. Poleg tega lahko podpirajo osem prostorskih tokov s širino 160 MHz, medtem ko konkurenca v najboljšem primeru ponuja osem tokov pri 80 MHz. Končno, zahvaljujoč tehnologiji Smart Antenna naše dostopne točke kažejo znatno boljšo toleranco na motnje in višjo raven RSSI na sprejemu pri stranki.
Na koncu leta 2019 so naši sodelavci iz Tel Aviva prejeli najvišjo nagrado v podjetju natančno zato, ker so na čipu, ki podpira Wi-Fi 802.11ax, dosegli razmerje „signal - šum“ (SNR), ki je bilo višje od drugega znanega ameriškega proizvajalca. Rezultat je bil dosežen tako z uporabo novih materialov kot z bolj napredno algoritmično osnovo, vgrajeno v procesor. Od tod tudi druge prednosti Wi-Fi 6 „v interpretaciji Huawei“. Zlasti je bil uveden mehanizem multi-user MIMO, pri čemer lahko za enega uporabnika dodelimo do osem prostorskih tokov; MU-MIMO pa je zasnovan tako, da pri prenosu informacij strankam izkoristi celoten antenni vir dostopne točke. Seveda osem tokov ne bo dodeljenih kateremu koli pametnemu telefonu, temveč napravi zadnje generacije ali industrijskemu VR kompletu - to pa je povsem mogoče.
Tako je, s 16 prostorskimi tokovi na fizični ravni je mogoče doseči hitrost 10 Gbit/s na točko. Na ravni aplikacijskega prometa bo učinkovitost prenosa podatkov dosegla 78–80 %, kar je približno 8 Gbit/s. Ob tem pa naj povemo, da to velja, če uporabljamo 160-megahertzne kanale. Seveda je Wi-Fi 6 predvsem zasnovan za množične povezave, in če jih je desetine, nobena posamezna ne bo tako izjemno hitra.
V laboratorijskih pogojih smo večkrat izvajali teste z orodjem za obremenitev iPerf — in ugotovili, da dve hi-end točki Huawei iz serije AirEngine, ki uporabljata osem prostorskih tokov s širino 160 MHz vsaka, izmenjujeta podatke na ravni aplikacij s hitrostjo približno 8,37 Gbit/s. Treba je omeniti: da, njihova programska oprema je specializirana, zasnovana za to, da izkoristi potencial opreme med testi, vendar ostaja dejstvo dejstvo.
Mimogrede, Huawei v Rusiji deluje Joint Validation Lab z obsežnim parkom Wi-Fi opreme. Prej smo v njej uporabljali naprave z M.2 čipov drugih proizvajalcev, zdaj pa prikazujemo zmogljivosti Wi-Fi 6 na telefonih lastne proizvodnje, na primer P40.
Na zgornjih ilustracijah je vidno, da v enotnem konstrukcijskem bloku, katerih v dostopni točki je štiri, vsebuje tudi štiri elemente — skupno 16 sprejemno-oddajnih anten, ki delujejo v dinamičnem načinu. Kar zadeva beamforming, omogoča uporaba večjega števila anten na elementu oblikovanje ožjega in daljšega žarka ter bolj zanesljivo 'sledenje' stranki, kar zagotavlja boljšo uporabniško izkušnjo.
Z uporabo dodatnih patentiranih materialov so doseženi visoki električni parametri same antene. Od tod tudi manjši odstotek izgub signala ter bistveno boljši parametri odboja signala.
V naših laboratorijih smo večkrat izvedli teste primerjave moči signala dostopnih točk na enaki razdalji pokritosti. Na zgornji ilustraciji je prikazano, da so na trinožcih nameščeni dve dostopni točki, ki podpirata Wi-Fi 6: ena (rdeča) s pametnimi antenskimi sistemi od Huaweija, druga brez njih. Razdalja od točke do telefona je v obeh primerih 13 m. Ob enakih pogojih — enaka frekvenčna pasovna širina 5 GHz, frekvenca kanala 20 MHz itd. — se povprečna razlika v moči signala med napravami meri na 3 dBm, pri čemer je prednost na strani Huaweijeve dostopne točke.
V drugem testu so vključene iste dostopne točke Wi-Fi 6, enaka pasovna širina 20 MHz, enak razpon 5 GHz. Na razdalji 13 m ni opazne razlike, vendar se takoj, ko povečamo razdaljo, vrednosti razlikujejo skoraj za red (7 dBm) — v korist našega AirEngine.
Z uporabo tehnologij 5G — DynamicTurbo, s katerimi se v brezžični okolici prioritizira promet VIP uporabnikov, dosegamo storitev, kakršne doslej v brezžični okolici ni bilo (na primer, vrhnji manager podjetja vas ne bo redno spraševal, zakaj ima tako slabo povezavo). Do sedaj so bile te tehnologije skoraj izključno last sveta žičnih omrežij — bodisi TDM bodisi IP Hard Pipe, z dodeljevanjem MPLS predorov.
Wi-Fi 6 prav tako uresničuje koncept brezšivnega gostovanja. Vse zahvaljujoč temu, da je bil spremnjen mehanizem migracije med točkami: najprej se uporabnik poveže z novo in šele potem se razveže od stare. Ta novost pozitivno vpliva na delovanje v takih scenarijih, kot so telefonija prek Wi-Fi, telemedicina in avtomobilizem, zlasti delovanje avtonomnih robotov, brezpilotnih letalnikov itd., za katere je ključnega pomena neprekinjeno ohranjanje povezave s kontrolnim centrom.
V zgorajšnjem mini videu je na igriv način prikazan povsem sodoben primer uporabe Wi-Fi 6 podjetja Huawei. Psica v rdečem kombinezonu ima VR-ocke „priključene“ na dostopno točko AirEngine, ki se hitro preklaplja in zagotavlja minimalne zamude pri prenosu informacij. Drugi pes ima manj sreče: podobne očala, ki jih ima na glavi, so priključene na dostopno točko drugega dobavitelja (iz etičnih razlogov je ne bomo imenovali), in tudi če prekinitev in zamude niso usodne, onemogočajo nalaganje virtualnega okolja na dejansko okolje v realnem času.
Znotraj Kitajske se arhitektura široko uporablja. Z rešitvami te arhitekture je bilo zgrajenih približno 600 kampusov, od katerih dobra polovica v celoti ustreza načelom HiCampus.
Praksa kaže, da je uporaba HiCampus za sodelovanje v pisarniških prostorih, na „inteligentnih tovarnah“ z njihovimi mobilnimi avtonomnimi roboti — AGV, ter na mestih z velikim številom ljudi najučinkovitejša. Na primer, na mednarodnem letališču v Pekingu, kjer je bila razširjena omrežje Wi-Fi 6, ki zagotavlja brezžične storitve potnikom po celotnem območju; med drugim je zaradi kampusne infrastrukture letališču uspelo zmanjšati čas čakanja v vrstah za 15 % in prihraniti 20 % pri osebju.
Neposredno optično rezanje
Še pogosteje gradimo kampuse po novem modelu — IP + POL, in ne v skladu s kaprices tehnološke modes. Predhodni pristop, pri katerem smo, ko smo postavili omrežno infrastrukturo v stavbi, potegnili optiko do nadstropja, nato pa še razdelili z bakrom, je postavljal stroge omejitve arhitekturi. Dovolj je že to, da je bilo ob potrebi po nadgradnji treba zamenjati praktično celotno infrastrukturo na ravni nadstropja. Sam material, baker, prav tako ni idealen: niti z vidika propustnosti, niti z vidika življenjske dobe, niti z vidika nadaljnjega razvoja infrastrukture. Seveda je bil baker vsem znan in je omogočal hitro in poceni kreiranje preprostih omrežnih rešitev. Kljub temu pa baker izgubi v skupnih stroških lastništva in pri potencialu za nadgradnjo omrežja v letu 2020 v primerjavi z optiko.
Prednost optike postane posebno evidentna kada je potrebno planirati dugoročni životni ciklus infrastrukture (i procenjivati troškove kroz vreme), kao i kada očekuje ozbiljnu evoluciju. Na primer, potrebno je da 4K kamere i 8K televizori ili drugi digitalni znaci sa visokom rezolucijom stalno funkcionišu u okruženju. U takvim situacijama, najrazumnije rešenje je primena potpuno optičke — uz korišćenje optičkih prekidača — mreže. Ranije su mali broj krajnjih terminala — optičkih mrežnih jedinica (ONU) — predstavljali prepreku za izbor takvog modela izgradnje kampusa. Danas, ne samo da korisničke mašine omogućavaju povezivanje putem terminala sa optičkom mrežom. U istu Wi-Fi tačku se ubacuje prijemnik koji radi sa POL mrežom, čime dobijamo bežičnu uslugu preko visoko brzih optičkih mreža.
Tako, potpuno implementirati Wi-Fi 6 može se postići sa malo truda: uspostaviti IP + POL mrežu, povezati Wi-Fi na nju i slobodno povećavati performanse. Jedino što je potrebno kod Wi-Fi tačaka jeste lokalno napajanje. U ostalom, ništa nam ne može stati na put da dovedemo mrežu do 10 ili 50 Gbit/s.
Razvijanje potpuno optičkih mreža je opravdano u različitim slučajevima. Na primer, teško je zamisliti alternativu u starim zgradama sa dugim rasponima. Ako nikada niste radili rekonstrukciju zgrade u centru Moskve, verujte mi, imali ste sreće: obično su svi prolazi za kablove u takvim zgradama zapušeni, i da biste organizovali lokalnu mrežu kako treba, često je potrebno sve raditi od nule. Međutim, kod POL rešenja možete postaviti optički kabl, razdeliti ga splitterima i stvoriti modernu mrežu.
Isto važi i za obrazovne institucije sa zgradama stare arhitekture, hotelske komplekse i ogromne zgrade, uključujući aerodrome.
Sledící zásadou "praktikuj, co kážeš" jsme v organizaci síťových prostředí podle modelu IP LAN + POL začali od sebe. Kampus Huawei na jezeře Sunshan (Čína), dokončený před jedno a půl rokem, s celkovou plochou přes 1,4 milionu m², je jedním z prvních případů realizace architektury HiCampus; jeho budovy mimochodem odrážejí známé památky evropské architektury. Uvnitř je ale všechno moderní, jak jen to jde.
Z centrální budovy se optické linky rozdělují do sousedních, "přiřazených" kampusů, kde se také dělí po patrech a tak dále. Přístupové body Wi-Fi 6, které pokrývají celé území, jsou tedy připojeny právě na optice.
Na kampusu je zaveden celkový spektrum služeb, které vyžadují stabilní vysokorychlostní připojení, včetně videa s vysokým rozlišením. Nicméně slouží nejen pro video dozor. Při vstupu do kampusu digitální platforma identifikuje zaměstnance podle obličeje prostřednictvím těchto kamer, poté si přikládá svůj RFID-badge k terminálu pro vpuštění, a teprve po úspěšné autentizaci podle dvou kriterií se mu otevřou dveře a poskytne přístup k bezdrátové síti a digitálním službám kampusu; projít dovnitř s cizím bedžem nebude možné. Kromě toho je na celém území komplexu k dispozici VDI služba (cloud desktop), systém konferenčního spojení a mnoho dalších služeb spojených s Wi-Fi 6 s optickým připojením.
Vyšší využití plně optických síťových řešení kromě jiného šetří obrovské množství místa, a k jejich údržbě je potřeba výrazně méně lidí. Takže podle našich statistických údajů průměrně investice do infrastruktury díky optické vrstvě klesají o 40%.
Plně inteligentní řešení
Nad fyzickými řešeními spojenými s optickým a bezdrátovým prostředím přenosu dat je v HiCampus silně zapojena inteligentní platforma Horizon, která slouží pro účely digitální transformace a umožňuje vytěžit z infrastruktury větší užitek.
Pro úkoly související s infrastrukturou se používá příslušná vrstva řízení na platformě .
Njen glavni cilj je upotreba tehnologija mašinskog učenja za nadzor mreže. Konkretno, ML algoritmi omogućili su implementaciju modula CampusInsight O&M 1-3-5 u iMaster NCE: unutar jedne minute dolaze informacije o grešci, tri minuta se troši na njeno rešavanje, a u pet minuta se greška otklanja (više informacija potražite u našem članku ""). Tako se ispravlja ni više ni manje nego 75–90% nastalih grešaka.
Drugi zadatak je više intelektualan — integrisati različite usluge povezane sa „pametnim kampusom“ (isto onakvo kao nadzor mreže, video nadzor i drugo).
Kada u mrežnoj infrastrukturi postoji nekoliko desetina pristupnih tačaka i par kontrolera, ništa ne sprečava da se sa njih skida saobraćaj i analizira ručno putem Wireshark-a. Ali kada je tu hiljade tačaka, desetine kontrolera, a sve je raštrkano po velikom području, pronalaženje grešaka postaje višestruko teže. Da bismo olakšali ovu situaciju, razvili smo rešenje iMaster NCE CampusInsight (imamo poseban ). Pomoću njega, akumulirajući informacije sa uređaja — paketi nivoa Layer-1 / Layer-4 — može se brzo pronaći greška u mrežnom okruženju.
Izgleda da proces sledeće. Platforma, recimo, pokazuje da korisnik ima problema sa radio autentifikacijom. Ona vrši analizu i ukazuje na kojoj je tački nastala greška. A ako je greška povezana sa okruženjem, platforma će nam ponuditi rešenje problema (u interfejsu se pojavljuje dugme Resolve). U videu ispod prikazano je kako u sistemu dolazi obaveštenje da je došlo do odbijanja RADIUS-a: najverovatnije, ili je korisnik pogrešno uneo lozinku, ili je lozinka promenjena. Tako, bez nervoznih pokušaja da se razjasni situacija, uspevamo da uštedimo mnogo vremena, s obzirom na to da se svi podaci čuvaju i istorija svake kolizije se lako proučava.
Pogosta zgodba: lastnik podjetja ali CTO se vas oglasi in se pritožuje, da neka pomembna oseba včeraj ni mogla dostopati do brezžične mreže v vašem poslovnem prostoru. Treba je rešiti težavo. Morda je ogrožena izguba četrtne nagrade. V običajnih situacijah ni mogoče odpraviti težave, ne da bi našli VIP uporabnika. Kaj pa, če gre za kakšnega višjega menedžerja ali namestnika ministra, s katerim se že težko srečaš, kaj šele da od njega prosiš pametni telefon, da bi rešil težavo? Izogibanje takim situacijam olajša izdelek Huawei, ki uporablja naš podatkovni distribucijski sistem FusionInsight, ki hrani vse zbrane informacije o dogajanju v omrežju, kar omogoča, da se do izvora težave pride s pomočjo retrospektivne analize.
Povezovanje naprav in njihova komunikacija je pomembna naloga. Toda za gradnjo resnično 'pametnega' kampusa je potrebna programska nadgradnja.
Najprej, v HiCampus nad fizično plastjo deluje oblačna platforma. Ta je lahko v privatni, javni ali hibridni obliki. Nanjo se nato nadgradijo storitve za delu s podatki. Celotna ta zmes programske opreme predstavlja digitalno platformo. Z konceptualnega vidika se opira na načela Relationship, Open, Multi-Ecosystem, Any-Connect — skrajšano ROMA (o njih in o platformi bo prav tako potekal poseben webinar in sledilni objava). Horizon, ki zagotavlja povezavo med komponentami okolja, ga naredi bolj celovitega, kar se nadalje potrdi tako v poslovnih kazalnikih kot tudi v udobju uporabnikov.
Inteligentni operativni center Huawei IOC (Intelligent Operation Center) pa nadzira 'zdravje' kampusa, energetsko učinkovitost in varnost, predvsem pa ponuja celoten pregled dogajanja na kampusu. Recimo, zahvaljujoč vizualizaciji (glej ) bo vidno, da je kamera reagirala na nek zaskrbljujoč dejavnik in takoj boste lahko pridobili sliko z nje. Če pride do požara, je preko RFID senzorjev enostavno preveriti, ali so vsi ljudje zapustili prostor.
Zahvaljujući povezivanju dodatnih modula na Huawei pristupne tačke, koji rade putem RFID, ZigBee ili Bluetooth, lako je stvoriti okolinu koja pažljivo prati situaciju na kampusu i Signalizira razne probleme. Osim toga, korišćenje IOC-a omogućava inventarizaciju imovine u stvarnom vremenu, a rad s kampusom kao inteligentnom jedinicom otvara brojne mogućnosti.
Naravno, pojedini dobavljači na tržištu mogu ponuditi deo rešenja sličnih onima u HiCampus-u, na primer, potpuno optički pristup. Međutim, niko nema celovitu arhitekturu čije smo glavne prednosti pokušali da prikažemo u postu.
Na kraju, dodajemo da možete saznati više o našim rešenjima za pametni kampus, a neka čak i isprobati, na vebu našeg projekta .
***
I ne zaboravite na naše brojne vebinare, koji se održavaju ne samo na ruskom jeziku, već i na globalnom nivou. Spisak vebinara za naredne nedelje dostupan je na .
Izvor: habr.com
