我们向您简要介绍一下华为的新架构——HiCampus，该架构基于用户完全无线接入、IP+POL以及物理基础设施之上的智能平台。
2020年初，我们推出了两种此前仅在中国使用的新架构。 关于 HiDC 主要用于数据中心基础设施的部署，已于春季在 Habré 上发布 。 现在让我们大致了解一下 HiCampus，这是一个更广泛的架构。
为什么需要 HiCampus
这场流行病及其引发的一系列事件，无论愿意与否，促使许多人很快认识到，校园是新知识世界的基础。 广义的“校园”一词不仅包括办公区域，还包括研究所、实验室、大学和学生校园等。
截至 2020 年中期，仅在俄罗斯，华为就有超过 XNUMX 名开发者。 而且，在两到三年内，其数量将增加大约五倍。 而他们恰恰集中在校园里，我们必须为他们按需提供无缝服务，而不是让他们等待。
事实上，对于最终用户来说，HiCampus确实首先是一个比以前更方便的工作环境。 它可以帮助企业提高生产效率，而且操作起来也更加容易。
与此同时，校园内的用户越来越多，拥有的设备也越来越多。 好在并不是每件夹克都配备了 Wi-Fi 模块：“智能服装”仍然是一个好奇心，但它可能很快就会得到广泛使用。 因此，如果没有根本性的技术变革，网络服务质量就会下降。 难怪：交通消耗不断增加，能源消耗不断增加，新服务需要越来越多的各种资源。 与此同时，企业主和董事会经常受到周围（包括竞争对手）数字化转型步伐的启发，希望快速而廉价地获得新的机会（“什么，我们没有带有人脸识别功能的视频监控”）在我们办公室？为什么？！”）。 此外，今天他们期望网络基础设施产生协同效应：仅仅为了网络而部署网络已不再被接受，也不符合时代精神。
这些都是 HiCampus 旨在解决的问题。 我们区分三个部分，每个部分都给建筑带来了自己的优势。 我们按照从低到高的顺序列出它们：
- 完全无线；
- 全光学；
- 知识分子。
完全无线切割
完全无线切入的基础是华为基于第六代Wi-Fi的产品解决方案。 与 Wi-Fi 5 相比，它允许 四次 增加同时连接的用户数量，使校园“居民”不再需要在任何地方“通过有线”连接到网络。
构建 HiCampus 无线环境的新 AirEngine 产品线包括适用于各种场景的接入点 (AP)：工业物联网使用、户外使用。 安装设备的设计、尺寸和方法也考虑到所有可以想象的用例。
我们在 TD 方面的创新，例如，接收天线数量的增加（现在有 16 个）归功于我们位于特拉维夫的开发中心：我们在那里工作的同事将他们之前改进 WiMAX 和 6G 网络的经验带到了Wi-Fi 5，借助它，他们能够认真优化 AirEngine 点的延迟和吞吐量。 因此，我们能够保证每个客户端至少达到给定水平的吞吐量：在我们的案例中，“100 Mbit/s 无处不在”这句话并不是一句空话。
它是怎么发生的？ 让我们在这里简单地转向理论。 根据香农定理，接入点的吞吐量由 (a) 空间流数量、(b) 带宽和信噪比决定。 与之前的产品相比，华为在这三点上都进行了修改。 因此，我们的 AP 能够形成 多达 12 个空间流 — 比其他供应商的顶级型号多一倍半。 此外，它们还可以支持 160 个 80 MHz 宽的空间流，而竞争对手最多只能支持 XNUMX 个 XNUMX MHz 流。 最后，得益于智能天线技术，我们的接入点在被客户端接收时表现出明显更高的抗干扰能力和更高的 RSSI 水平。
2019年底，我们来自特拉维夫的同事获得了公司内部最高奖项，正是因为他们在支持Wi-Fi的芯片上实现了高于另一家美国知名厂商的信噪比（SNR）。光纤 802.11ax。 这一结果是通过使用新材料和处理器内置的更先进的算法基础来实现的。 因此，“华为解释说”Wi-Fi 6 的其他优势方面。 特别是，实现了多用户MIMO机制，每个用户最多可以分配XNUMX个空间流； MU-MIMO 旨在使用接入点的整个天线资源向客户端传输信息。 当然，同时八个流不会分配给任何智能手机，而是分配给最新一代的笔记本电脑或用于工业目的的 VR 综合体 - 很好。
因此，通过物理层 16 个空间流，可以实现每点 10 Gbit/s。 在应用流量层面，数据传输介质的效率将为78-80%，即约8 Gbit/s。 让我们保留一下，这在 160 MHz 信道操作的情况下是正确的。 当然，Wi-Fi 6主要是为了海量连接而设计的，如果有几十个，那么每个单独的连接速度就不会那么高。
在实验室条件下，我们使用 iPerf 负载实用程序反复进行测试 - 并记录了来自 AirEngine 系列的两个高端华为点，使用八个空间流，每个空间流的宽度为 160 MHz， 应用层数据交换速度约为8,37 Gbit/s。 有必要指出：是的，他们有特殊的固件，旨在在测试过程中揭示设备的潜力，但事实仍然是事实。
顺便说一句，华为在俄罗斯设有联合验证实验室，拥有大量 Wi-Fi 设备。 之前我们使用的是其他厂商的M.2芯片的设备，但现在我们在自产手机上展示Wi-Fi 6的性能，例如P40。
上图显示，单个结构块（其中接入点中有四个）还包含四个元件 - 总共 16 个在动态模式下运行的发射-接收天线。 至于波束赋形，由于在一个元件上使用更多数量的天线，可以形成更窄、更长的波束，更可靠地“引导”客户，为客户提供更好的用户体验。
由于使用了额外的专利材料，天线本身实现了高电气性能。 这导致信号损失百分比更低，信号反射参数更好。
在我们的实验室中，我们反复进行测试，比较相同覆盖距离下接入点的信号强度。 上图显示了两个支持Wi-Fi 6的AP安装在三脚架上：一个（红色）带有华为智能天线，另一个没有。 两种情况下从点到手机的距离均为 13 m。其他条件相同 - 相同的频率范围为 5 GHz，信道频率为 20 MHz 等 - 平均而言，设备之间的信号强度差异为 3 dBm，而且优势在华为这边。
第二次测试使用相同的 Wi-Fi 6 点、相同的 20 MHz 范围、相同的 5 GHz 截止频率。 在 13 m 的距离处，没有显着差异，但一旦我们将距离加倍，指标就会相差几乎一个数量级 (7 dBm) - 有利于我们的 AirEngine。
利用5G技术——DynamicTurbo，根据无线环境对VIP用户的流量进行优先排序，我们正在实现在Wi-Fi环境中从未见过的服务（例如，公司高层不会定期询问你为什么他有这种微弱的联系）。 到目前为止，它们几乎完全是有线网络世界的领域——无论是 TDM 还是 IP 硬管道，其中 MPLS 隧道尤为突出。
Wi-Fi 6 还实现了无缝漫游的概念。 这都要归功于点之间的迁移机制已经被修改：用户首先连接到新点，然后才与旧点解除关联。 这项创新对 Wi-Fi 电话、远程医疗和汽车等场景的功能产生了有益影响，即自主机器人、无人机等的工作，在这些场景中，保持与控制中心的不间断连接至关重要。
上面的迷你视频以有趣的方式展示了使用华为 Wi-Fi 6 的完全现代的案例。 穿着红色工作服的狗将 VR 眼镜“挂”在 AirEngine 点上，切换速度很快，确保信息传输延迟最小。 另一条狗就没那么幸运了：戴在他头上的类似眼镜连接到另一个供应商的 TD（出于道德原因，当然，我们不会说出它的名字），尽管中断和滞后不是致命的，但它们确实会干扰虚拟环境在真实时间的周围空间上的叠加。
在中国，建筑被用尽全力。 大约有 600 个校园使用其解决方案建造，其中一半从始至终都遵循 HiCampus 原则。
实践表明，HiCampus 最有效的用途是在办公空间、配备移动自主机器人 - AGV 的“智能工厂”以及拥挤的场所进行协作。 例如，在北京国际机场部署了Wi-Fi 6网络，为全境旅客提供无线服务； 除此之外，得益于园区基础设施，机场能够将排队等候时间减少 15%，并节省 20% 的人员费用。
全光学切割
我们越来越多地按照新模式建设校园 - IP + 端口，并且完全不服从科技时尚的突发奇想。 以前的主导方法是，当在建筑物中部署网络基础设施时，我们将光学器件延伸到地板，然后用铜线连接，这对架构施加了严格的限制。 如果需要升级，几乎整个楼层的环境都需要改变就足够了。 铜这种材料本身也并不理想：无论是从吞吐量的角度，还是从生命周期的角度，以及从环境进一步发展的角度来看。 当然，每个人都可以理解铜缆，并且可以快速且廉价地创建简单的网络解决方案。 与此同时，就总拥有成本和网络升级潜力而言，2020 年铜缆将输给光纤。
当需要对基础设施的长生命周期进行规划（并长期估计其成本）以及面临严重的演变时，光学的优越性尤其明显。 例如，要求 4K 摄像机和 8K 电视或其他高分辨率数字标牌在环境中持续运行。 在这种情况下，最合理的解决方案是使用采用光交换机的全光网络。 此前，选择这种园区建设模式的阻碍因素是终端——光网络单元（ONU）数量较少。 目前，不仅用户机器提供通过终端连接到光网络的能力。 将使用 POL 网络的收发器插入同一个 Wi-Fi 点，我们通过高速光纤网络接收无线服务。
因此，您可以毫不费力地全面实施 Wi-Fi 6：建立 IP + POL 网络，将 Wi-Fi 连接到该网络并轻松提高性能。 唯一的问题是，如果有 Wi-Fi 热点，则需要本地电源。 否则，没有什么可以阻止我们将网络增加到 10 或 50 Gbit/s。
部署全光网络在多种情况下都有意义。 例如，他们发现很难想象大跨度的老房子的替代方案。 如果您从未在莫斯科市中心重建过建筑物，那么请相信我，您非常幸运：通常此类建筑物中的所有电缆通道都被堵塞，为了明智地组织本地网络，有时您必须做所有事情划痕。 对于 POL 解决方案，您可以铺设光缆，使用分路器进行分配并创建现代网络。
这同样适用于拥有旧建筑、酒店综合体和大型建筑（包括机场）的教育机构。
本着说到做到的原则，我们从自己做起，采用IP LAN+POL的模式来组织网络环境。 位于中国松山湖、总面积超过1,4万平方米的庞大华为园区于一年半前竣工，是HiCampus架构的首批实施案例之一； 顺便说一句，它的建筑在外观上再现了欧洲建筑的著名古迹。 相反，里面的一切都尽可能现代。
从中央建筑开始，光线路分叉到邻近的“主题”园区，而这些园区又分布在各个楼层等。因此，覆盖整个区域的 Wi-Fi 6 接入点“坐在”光纤上。
校园内拥有一系列需要稳定高速连接的服务，包括使用高清摄像机的视频监控。 然而，它们不仅仅用于视频监控。 校园入口数字平台 通过这些相同的摄像头，他通过面部识别员工，然后将他的 RFID 徽章应用到访问终端，只有根据两个标准成功验证后，门才会打开，他将能够访问无线网络和数字服务校园的；他将无法带着别人的徽章溜进去。 此外，整个建筑群还提供VDI服务（云桌面）、电话会议系统和许多其他基于Wi-Fi 6光纤连接的服务。
除其他外，使用完全网络化的光学解决方案可以节省大量空间，并且需要更少的人员来维护它们。 因此，根据我们的统计，由于光层，基础设施投资平均减少了40%。
全智能切片
在光纤和无线数据传输介质相关的物理解决方案之上，HiCampus与Horizon智能平台紧密集成，服务于数字化转型，让您从基础设施中获取更多价值。
对于与基础设施本身相关的任务，使用平台上的底层管理层 .
其第一个目的是使用机器学习技术来监控网络。 特别是，ML算法使得iMaster NCE中CampusInsight运维1-3-5模块的实现成为可能：一分钟内收到错误信息，三分钟处理错误，五分钟消除错误（更多详情请看我们的文章“”）。 这样，至少 75-90% 的错误都会得到纠正。
第二个任务更加智能化——整合“智慧校园”相关的各种服务（同网控制、视频监控等）。
当网络基础设施有几十个接入点和几个控制器时，没有什么可以阻止您从它们捕获流量并使用 Wireshark 手动解析它。 但是，当有数千个点、数十个控制器并且所有这些设备分布在很大的区域时，故障排除变得更加困难。 为了简化任务，我们开发了 iMaster NCE CampusInsight 解决方案（我们有一个单独的 ）。 借助它，通过积累来自设备的信息（第 1 层/第 4 层数据包），您可以快速发现网络环境中的故障。
该过程如下所示： 例如，该平台向我们表明用户在无线电身份验证方面表现不佳。 她分析并指出问题发生在哪一步。 而如果与环境有关，那么平台会为我们提供解决问题的方案（界面中出现“解决”按钮）。 下面的视频显示了系统如何收到发生 RADIUS 拒绝的通知：很可能是用户输入的密码不正确，或者密码已更改。 因此，无需疯狂地尝试弄清楚发生了什么，就可以节省大量时间；幸运的是，所有数据都已保存，并且特定碰撞的背景很容易研究。
一个常见的故事：公司老板或首席技术官来找您，抱怨您办公室的一些重要人物昨天无法连接到无线网络。 我们必须解决这个问题。 可能面临失去季度奖金的风险。 正常情况下，如果不找到同一个VIP用户，就不可能解决问题。 但如果这是一位高层经理或副部长，很难见到他们，更不用说向他要一部智能手机来了解问题了，该怎么办？ 使用FusionInsight大数据分布的华为产品有助于避免这种情况，该产品存储了有关网络上发生的情况的全部累积知识，因此可以通过回顾性分析找到任何问题的根源。
设备及其连接性很重要。 但要建设真正的“智能”校园，需要一个软件插件。
首先，HiCampus在物理层之上使用云平台。 它可以是私有的、公共的或混合的。 反过来，它又与处理数据的服务分层。 整套软件是一个数字平台。 从概念的角度来看，它基于关系、开放、多生态系统、Any-Connect（简称 ROMA）的原则（还将有一个单独的网络研讨会和关于它们和整个平台的帖子）。 通过提供环境各组成部分之间的连接，Horizon 使其更加整体化，这在业务指标和用户舒适度上都得到了进一步证实。
反过来，华为IOC（智能运营中心）旨在监控园区的“健康”、能源效率和安全，最重要的是，提供园区内发生的情况的总体概览。 例如，得益于可视化方案（参见。 ）很明显，相机对某些令人担忧的因素做出了反应，您可以立即从中获取照片。 如果突然发生火灾，可以使用 RFID 传感器轻松检查是否所有人都已离开场所。
由于通过 RFID、ZigBee 或蓝牙操作的附加模块可以连接到华为接入点，因此创建一个能够灵敏地监控校园情况并发出各种问题信号的环境并不困难。 此外，IOC可以轻松地实时盘点资产，总的来说，与园区作为一个智能单元的合作开辟了很多可能性。
当然，市场上个别厂商可能会提供一些类似于HiCampus的解决方案，例如全光接入。 然而，没有人拥有整体架构，我们试图在帖子中揭示其主要优点。
最后，我们将补充一点，您可以在我们的项目网站上找到有关我们的智能校园解决方案的更多信息，甚至尝试其中的一些解决方案 .
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不要忘记我们的众多网络研讨会，不仅在俄语部分举行，而且还在全球范围内举行。 未来几周的网络研讨会列表请访问： .
来源： habr.com