Пропонуємо вашій увазі короткий огляд нової архітектури Huawei - HiCampus, в основі якої є повністю бездротовий доступ для користувачів, IP + POL та інтелектуальна платформа поверх фізичної інфраструктури.
На початку 2020 року ми представили дві нові архітектури, які раніше використовувалися виключно в Китаї. Про HiDC, яка розрахована насамперед на розгортання інфраструктури ЦОДів, навесні на Хабре вже виходив . Тепер розглянемо в загальних рисах HiCampus - архітектуру ширшого профілю.
Навіщо потрібен HiCampus
Шквал подій, що спричинили пандемію і протистояння їй, мимоволі спонукав багатьох швидше прийти до розуміння того, що кампуси — це фундамент нового інтелектуального світу. Під узагальнюючим словом «кампус» об'єднані не лише офісні зони, а й дослідницькі інститути, лабораторії, університети разом із студентськими містечками та не лише.
В одній тільки Росії у Huawei на середину 2020 року налічується понад тисячу розробників. Мало того, через два-три роки їх буде приблизно вп'ятеро більше. А зосереджені вони якраз у кампусах, де ми повинні забезпечити їм безшовний сервіс за запитом, не змушуючи їх чекати.
Власне, для кінцевого користувача HiCampus - це дійсно в першу чергу зручніше, ніж раніше, робоче середовище. Бізнесу вона допомагає підвищувати ефективність виробництва, до того ж виявляється легше йому в експлуатації.
Тим часом на кампусах стає все більше користувачів, і в них все більше пристроїв. Добре ще, що не кожна куртка поки що має Wi-Fi-модуль: «розумний одяг» ще дивина, проте не виключено, що незабаром вона увійде в широкий ужиток. Як наслідок, без радикальних технологічних змін якість сервісу в мережі знижується. Нічого дивного: споживання трафіку збільшується, зростає витрата електроенергії, а нові послуги вимагають все більше ресурсів різного штибу. Тим часом власники бізнесу та поради директорів, найчастіше натхненні тими темпами, з якими відбувається цифрова трансформація навколо, у тому числі у конкурентів, хочуть нових можливостей — швидко та дешево («Як, у нас в офісі немає відеоспостереження з face recognition? Чому?! »). Крім того, від мережевої інфраструктури сьогодні чекають синергетичного ефекту: розгортати мережу заради однієї мережі вже не прийнято, та й не в дусі часу.
Ці проблеми і покликана вирішити HiCampus. У неї виділяємо три зрізу, кожен із яких привносить свої переваги в архітектуру. Перерахуємо їх у порядку від нижчестоящого до вищестоящого:
- повністю бездротовий;
- повністю оптичний;
- інтелектуальний.
Повністю бездротовий зріз
Базис повністю бездротового зрізу – продуктове рішення Huawei на основі Wi-Fi шостого покоління. У порівнянні з Wi-Fi 5 воно дозволяє вчетверо збільшити кількість користувачів, що одночасно підключаються, і позбавити «мешканців» кампуса від необхідності будь-де приєднуватися до мережі «з проводів».
Нова продуктова лінійка AirEngine, на якій будується бездротове середовище HiCampus, включає точки доступу (ТД) під різні сценарії: хочете - для індустріальної експлуатації з IoT, хочете - для застосування поза приміщеннями. Дизайн, габарити, методи кріплення пристроїв також допускають всі можливі варіанти використання.
Нововведенням у ТД, наприклад збільшеному числу антен на прийом (їх тепер 16 штук), ми зобов'язані своєму центру розробки в Тель-Авіві: наші колеги, які там працюють, привнесли в Wi-Fi 6 багато зі свого попереднього досвіду поліпшення мереж WiMAX і 5G-мереж. завдяки чому їм вдалося серйозно оптимізувати затримки та пропускну здатність точок AirEngine. В результаті ми змогли гарантувати пропускну здатність не нижче заданої позначки кожному клієнту: фраза «100 Мбіт/с скрізь» у нашому випадку не порожній звук.
Як це вийшло? Тут ненадовго звернемося до теорії. Відповідно до теореми Шеннона пропускну здатність точки доступу визначають (a) кількість просторових потоків, (b) ширина смуги пропускання та © співвідношення «сигнал - шум». Huawei модифікації порівняно з попередніми продуктами були зроблені за всіма трьома пунктами. Так, наші ТД здатні формувати до 12 просторових потоків — у півтора рази більше, ніж топові моделі інших вендорів. Крім того, вони можуть підтримувати вісім просторових потоків шириною по 160 МГц проти у кращому випадку восьми потоків по 80 МГц у конкурентів. Нарешті, завдяки технології Smart Antenna наші точки доступу демонструють значно більшу толерантність до інтерференції та вищий рівень RSSI на прийомі у клієнта.
За підсумками 2019 року наші колеги з Тель-Авіва отримали найвищу нагороду всередині компанії саме за те, що їм вдалося на чіпі з підтримкою Wi-Fi 802.11ax досягти показника «сигнал — шум» (SNR) вище, ніж у іншого відомого американського виробника. Результат був досягнутий як за рахунок використання нових матеріалів, так і за допомогою досконалішої алгоритмічної бази, зашитої в процесор. Звідси й інші вигідні сторони Wi-Fi 6 "в інтерпретації Huawei". Зокрема, реалізований механізм multi-user MIMO, завдяки якому одного користувача може бути виділено до восьми просторових потоків; MU-MIMO розрахований на те, щоб задіяти у передачі інформації клієнтам весь антенний ресурс точки доступу. Звичайно, вісім потоків разом не будуть відряджені під якийсь смартфон, а ось під ноутбук останнього покоління або VR-комплекс індустріального призначення цілком.
Таким чином, з 16 просторовими потоками фізично можна взяти планку 10 Гбіт/с на точку. На рівні application-трафіку ефективність середовища передачі становить 78–80%, чи близько 8 Гбіт/с. Обмовимося, це справедливо у випадку з експлуатацією 160-мегагерцевих каналів. Зрозуміло, Wi-Fi 6 розрахований насамперед на масові підключення, і якщо їх десятки, то кожне окремо взяте не буде таким захмарно швидкісним.
У лабораторних умовах ми неодноразово проводили тести за допомогою утиліти навантаження iPerf - і фіксували, що дві hi-end-точки Huawei з лінійки AirEngine, використовуючи вісім просторових потоків шириною 160 МГц кожен, обмінюються даними лише на рівні додатків зі швидкістю близько 8,37 Гбіт/с. Потрібно зробити ремарку: так, прошивка у них спеціальна, розрахована на те, щоб розкрити потенціал обладнання під час випробувань, проте факт залишається фактом.
До речі, у Huawei в Росії діє Joint Validation Lab з великим парком Wi-Fi-обладнання. Раніше ми використовували в ній пристрої з M.2-чіпами інших виробників, тепер показуємо продуктивність Wi-Fi 6 на телефонах власного виробництва, наприклад P40.
На ілюстраціях вище видно, що в єдиному конструктивному блоці, яких у точці доступу чотири штуки, міститься також по чотири елементи - всього 16 приймально-передаючих антен, що функціонують в динамічному режимі. Що стосується beamforming, завдяки застосуванню більшої кількості антен на елементі вдається формувати вужчий і довгий промінь і надійніше «вести» клієнта, забезпечувати йому покращений user experience.
За рахунок використання додаткових патентованих матеріалів досягаються найвищі електричні показники самої антени. Звідси і менший відсоток втрат на сигнал і набагато виграшні параметри відбиття сигналу.
У себе в лабораторіях ми неодноразово проводили тести на порівняння сили сигналу точок доступу на однаковій відстані покриття. На ілюстрації вище видно, що на триногах встановлені дві ТД, що підтримують Wi-Fi 6: одна (червона) зі смарт-антенами від Huawei, інша без них. Відстань від точки до телефону в обох випадках - 13 м. Для інших рівних - той же частотний діапазон 5 ГГц, частота каналу 20 МГц і т. д. - в середньому різниця в силі сигналу між пристроями обчислюється 3 дБм, і перевага на стороні точки Huawei.
У другому тесті задіяні самі точки Wi-Fi 6, той самий діапазон 20 МГц, той самий зріз 5 ГГц. На відстані 13 м суттєвої різниці не спостерігається, але як тільки ми збільшуємо дистанцію вдвічі, показники розходяться майже на порядок (7 дБм) — на користь нашого AirEngine.
Використовуючи технології 5G — DynamicTurbo, завдяки яким на базі бездротового середовища пріоритезується трафік від VIP-користувачів, ми домагаємося сервісу, якого раніше у Wi-Fi-середовищі не було (наприклад, топ-менеджер компанії не регулярно запитуватиме вас, чому у нього таке слабке з'єднання). Досі вони були майже виключно надбанням світу провідних мереж - або TDM, або IP Hard Pipe, з виділенням MPLS-тунелів.
Також Wi-Fi 6 втілює в життя концепцію безшовного роумінгу. Все завдяки тому, що модифікований механізм міграції між точками: спочатку підключається користувач до нової і тільки потім дисоціюється від старої. Це нововведення благотворно відбивається на функціонуванні в таких сценаріях, як телефонія через Wi-Fi, телемедицина та automotive, а саме робота автономних роботів, безпілотників тощо, для яких важливо безперебійно тримати з'єднання з керуючим центром.
У міні-ролику вище в ігровій формі відображено сучасний кейс застосування Wi-Fi 6 від Huawei. У собаки в червоному комбінезоні VR-окуляри «підчеплені» до точки AirEngine, яка швидко перемикається та забезпечує мінімальні затримки у передачі інформації. Іншому псові пощастило менше: аналогічні окуляри, надіті йому на голову, приєднані до ТД іншого вендора (з етичних міркувань, само собою, не станемо його називати), і нехай перебої та лаги не фатальні, але заважають накладати віртуальне оточення на навколишній простір у реальному часу.
Усередині Китаю архітектура застосовується на повну силу. Із застосуванням її рішень побудовано близько 600 кампусів, їх добра половина відповідає принципам HiCampus від початку остаточно.
Як показує практика, найефективніше застосування HiCampus для спільної роботи в офісних просторах, на «розумних фабриках» з їх рухомими автономними роботами - AGV, а також у місцях масового скупчення людей. Наприклад, у пекінському міжнародному аеропорту, де розгорнута мережа Wi-Fi 6, що забезпечує бездротові послуги для пасажирів по всій території; серед іншого завдяки кампусній інфраструктурі аеропорту вдалося скоротити час очікування у черзі на 15% та заощадити 20% на персоналі.
Повністю оптичний зріз
Все частіше ми будуємо кампуси за новою моделлю. IP + POL, і зовсім не підкоряючись велінню забаганок технологічної моди. Панував раніше підхід, при якому, розгортаючи мережну інфраструктуру в будівлі, ми тягли оптику до поверху, а далі розводили міддю, накладав на архітектуру суворі обмеження. Достатньо одного того, що при необхідності апгрейду доводилося міняти практично все середовище на рівні поверху. Сам матеріал, мідь, теж ідеальний: і з погляду пропускної спроможності, і з погляду життєвого циклу, і з погляду подальшого розвитку середовища. Звичайно, мідь була всім зрозуміла і дозволяла створювати нескладні мережеві рішення швидко та недорого. Водночас за сукупною вартістю володіння та потенціалом до апгрейду мережі мідь у 2020 році програє оптиці.
Особливо яскраво перевага оптики проступає, коли потрібно закладатися на довгий життєвий цикл інфраструктури (і оцінювати витрати на неї довгу), а також коли на неї чекає серйозна еволюція. Наприклад, потрібно, щоб у середовищі постійно функціонували 4K-камери та 8K-телевізори або інший digital signage з високою роздільною здатністю. У подібних ситуаціях найрозумнішим рішенням буде застосування повністю оптичної з використанням оптичних комутаторів мережі. Раніше стоп-фактором при виборі на користь такої моделі побудови кампусу служило небагато кінцевих терміналів - optical network units (ONU). В даний час не тільки користувальницькі машини передбачають можливість підключення через термінали до оптичної мережі. У ту ж Wi-Fi-точку вставляється приймач, що працює з POL-мережею, і ми отримуємо бездротовий сервіс через високошвидкісну оптичну мережу.
Таким чином, повноцінно впровадити Wi-Fi 6 можна малою кров'ю: налагодити IP+POL-мережу, приєднати Wi-Fi до неї та спокійно нарощувати продуктивність. Єдине, у випадку Wi-Fi-точками потрібне локальне електроживлення. В іншому ніщо не заважає нам довести мережу до 10 чи 50 Гбіт/с.
Розгортання повністю оптичних мереж доцільно в різних випадках. Наприклад, їм важко уявити альтернативу у старих будинках із довгими прольотами. Якщо ви ніколи не займалися ребілдингом будівлі в центрі Москви, то, повірте, вам пощастило: зазвичай всі проходи для кабелю в таких будівлях забиті, і щоб організувати локальну мережу по розуму, часом доводиться робити все з нуля. У випадку з POL-рішенням можна прокласти оптичний кабель, розвести його спліттерами і створити сучасну мережу.
Те саме стосується навчальних закладів із корпусами старої архітектури, готельних комплексів та величезних будівель, включаючи аеропорти.
Керуючись принципом practice what you preach, в організації мережевих середовищ за моделлю IP LAN + POL ми почали з себе. Добудований півтора роки тому величезний загальною площею приміщень понад 1,4 млн м², кампус Huawei на озері Суншань (Китай) — один з перших кейсів реалізації архітектури HiCampus; його будівлі, до речі, відтворюють своїм виглядом відомі пам'ятки європейської архітектури. Усередині все, навпаки, сучасно, наскільки тільки можливо.
З центральної будівлі оптичні лінії розходяться в сусідні кампуси, що «підлягають», де, у свою чергу, також розводяться по поверхах і т. д. Точки доступу Wi-Fi 6, що покривають всю територію, відповідно, «сидять» саме на оптиці.
На кампусі реалізовано цілий спектр сервісів, які вимагають стабільного високошвидкісного підключення, у тому числі відеоспостереження за допомогою камер високої роздільної здатності. Служать вони, втім, не лише відеоспостереження. На вході до кампусу цифрова платформа через ці самі камери ідентифікує співробітника по обличчю, потім той прикладає свій RFID-беджик до пропускного терміналу, і тільки після успішної аутентифікації за двома критеріями йому будуть відчинені двері та наданий доступ до бездротової мережі та цифрових сервісів кампуса, прослизнути всередину з чужим беджем не вдасться . Крім того, на всій території комплексу доступні VDI-сервіс (cloud desktop), система конференц-зв'язку та багато інших сервісів, пов'язаних з Wi-Fi 6 з оптичним підключенням.
Використання повністю мережевих оптичних рішень, крім усього іншого, економить безліч місця, а щоб їх обслуговувати, потрібно набагато менше людей. Таким чином, за нашою статистикою, у середньому інвестиції в інфраструктуру завдяки оптичному шару скорочуються на 40%.
Повністю інтелектуальний зріз
Поверх фізичних рішень, пов'язаних з оптичним і бездротовим середовищем передачі даних, HiCampus щільно задіяна інтелектуальна платформа Horizon, яка служить цілям цифрової трансформації і дозволяє отримати з інфраструктури більше користі.
Для завдань, пов'язаних із самою інфраструктурою, використовується шар управління на платформі, що підлягає .
Перше її призначення - задіяти технології машинного навчання контролю за мережею. Зокрема, ML-алгоритми дали можливість реалізувати в iMaster NCE модуль CampusInsight O&M 1-3-5: протягом хвилини надходять відомості про помилку, три хвилини витрачається на її обробку, за п'ять хвилин вона усувається (докладніше див.»). Таким чином виправляється ні багато ні мало 75–90% помилок, що виникають.
Друге завдання більш інтелектуальне — інтегрувати різні сервіси, пов'язані з «розумним кампусом» (той самий контроль мережі, відеоспостереження тощо).
Коли в мережній інфраструктурі кілька десятків точок доступу та пара контролерів, ніщо не заважає знімати з них трафік і розбирати його вручну за допомогою Wireshark. Але коли точок тисячі, контролерів десятки, а рознесене все це господарство великою територією, шукати несправності стає набагато важче. Щоб спростити завдання, ми розробили рішення iMaster NCE CampusInsight. ). З його допомогою, накопичуючи інформацію з пристроїв - пакети рівня Layer-1 / Layer-4, можна оперативно знаходити несправності в мережевому середовищі.
Виглядає процес в такий спосіб. Платформа, припустимо, показує нам, що у користувача не ладнається з радіоавтентифікацією. Вона проводить аналіз і показує, на якому кроці виникла проблема. І якщо та пов'язана із середовищем, то платформа запропонує нам вирішити проблему (в інтерфейсі виникає кнопка Resolve). У відео нижче показано, як у системі надходить повідомлення про те, що стався reject RADIUS: швидше за все, або користувач неправильно ввів пароль, або пароль змінився. Таким чином, без судомних спроб розібратися, в чому справа, вдається зберегти багато часу, благо всі дані зберігаються і передісторію тієї чи іншої колізії легко вивчити.
Найпоширеніша історія: до вас підходить власник компанії або CTO і нарікає на те, що якась важлива особа вчора у вас в офісі не зуміла приєднатися до бездротової мережі. Доводиться вирішувати питання. Можливо, під загрозою втрати квартальної премії. У звичайній ситуації не можна усунути проблему, не знайшовши того самого VIP-користувача. А що, якщо це якийсь топ-менеджер чи заступник міністра, з яким і зустрітися нелегко, тим більше попросити у нього смартфона, щоб розібратися в проблемі? Уникнути подібних ситуацій допомагає продукт Huawei, який використовує наш дистрибутив великих даних FusionInsight, який зберігає весь накопичений обсяг знань про те, що відбувалося в мережі, завдяки чому до витоків будь-якої неполадки можна дійти шляхом ретроспективного аналізу.
Пристрої та їхня зв'язність — справа важлива. Але щоб збудувати справді «розумний» кампус, необхідна софтверна надбудова.
Насамперед, у HiCampus поверх фізичного рівня задіюється хмарна платформа. Вона може мати приватне, публічне чи гібридне виконання. На неї, у свою чергу, нашаровуються послуги для роботи з даними. Вся ця сукупність програмного забезпечення і є цифровою платформою. З концептуальної точки зору вона спирається на принципи Relationship, Open, Multi-Ecosystem, Any-Connect - скорочено ROMA (про них і про платформу в цілому також буде окремий вебінар і пост за його слідами). Забезпечуючи зв'язок між компонентами середовища, Horizon робить його ціліснішим, що далі знаходить підтвердження як у бізнес-показниках, так і в комфорті користувачів.
У свою чергу, інтелектуальний центр управління Huawei IOC (Intelligent Operation Center) покликаний стежити за «здоров'ям» кампуса, енергоефективністю та захищеністю, а головне дає загальну панораму того, що відбувається на кампусі. Скажімо, завдяки наочній схемі візуалізації (див. ) буде видно, що камера зреагувала на якийсь тривожний фактор, і можна миттю отримати картинку з неї. Якщо раптом сталося загоряння, RFID-датчикам легко перевірити, чи всі люди покинули приміщення.
А завдяки тому, що до точок доступу Huawei можна підключати додаткові модулі, які працюють за RFID, ZigBee або Bluetooth, неважко створити середовище, яке чуйно моніторитиме ситуацію на кампусі і сигналізуватиме про різні проблеми. Крім того, за допомогою IOC зручно проводити інвентаризацію активів у реальному часі, і загалом робота з кампусом як з інтелектуальною одиницею відкриває масу можливостей.
Звичайно, окремі вендори на ринку можуть надати частину рішень, подібних до HiCampus, що входять, наприклад повністю оптичний доступ. Однак ніхто не має на озброєнні цілісної архітектури, головні переваги якої ми постаралися розкрити в пості.
А насамкінець додамо, що дізнатися подробиці про наші рішення для smart campus, а окремі навіть спробувати, можна на сайті нашого проекту .
***
І не забувайте про наші численні вебінари, що проводяться не лише в російськомовному сегменті, а й на глобальному рівні. Список вебінарів на найближчі тижні доступний .
Джерело: habr.com