我們向您簡要介紹華為的新架構—HiCampus，該架構基於使用者完全無線存取、IP+POL以及實體基礎架構之上的智慧平台。
2020年初，我們推出了兩種先前僅在中國使用的新架構。 關於 HiDC 主要用於資料中心基礎架構的部署，已於春季在 Habré 上發布 。 現在讓我們大致了解一下 HiCampus，這是一個更廣泛的架構。
為什麼需要 HiCampus
這場流行病及其引發的一系列事件，無論願意與否，促使許多人很快就認識到，校園是新知識世界的基礎。 廣義的「校園」一詞不僅包括辦公區域，還包括研究所、實驗室、大學和學生校園等。
截至 2020 年中期，光是在俄羅斯，華為就有超過 XNUMX 名開發者。 而且，在兩到三年內，其數量將增加約五倍。 而他們恰恰集中在校園裡，我們必須為他們按需提供無縫服務，而不是讓他們等待。
事實上，對於最終用戶來說，HiCampus確實首先是一個比以前更方便的工作環境。 它可以幫助企業提高生產效率，而且操作起來也更容易。
同時，校園內的使用者越來越多，擁有的設備也越來越多。 還好並不是每件夾克都配備了 Wi-Fi 模組：「智慧服裝」仍然是一個好奇心，但它可能很快就會被廣泛使用。 因此，如果沒有根本性的技術變革，網路服務品質就會下降。 這也難怪：交通消耗不斷增加，能源消耗不斷增加，新服務需要越來越多的各種資源。 與此同時，企業主和董事會經常受到周圍（包括競爭對手）數位轉型步伐的啟發，希望快速而廉價地獲得新的機會（“什麼，我們沒有帶有人臉識別功能的視頻監控”）在我們辦公室？為什麼？！」）。 此外，今天他們期望網路基礎設施產生協同效應：僅僅為了網路而部署網路已不再被接受，也不符合時代精神。
這些都是 HiCampus 旨在解決的問題。 我們區分三個部分，每個部分都為建築帶來了自己的優勢。 我們按照從低到高的順序列出它們：
- 完全無線；
- 全光學；
- 知識分子。
完全無線切割
完全無線切入的基礎是華為基於第六代Wi-Fi的產品解決方案。 與 Wi-Fi 5 相比，它允許 四倍 增加同時連接的用戶數量，使校園「居民」不再需要在任何地方「透過有線」連接到網路。
建置 HiCampus 無線環境的新 AirEngine 產品線包括適用於各種場景的存取點 (AP)：工業物聯網使用、戶外使用。 安裝設備的設計、尺寸和方法也考慮到所有可以想像的用例。
我們在TD 方面的創新，例如，接收天線數量的增加（現在有16 個）要歸功於我們位於特拉維夫的開發中心：我們在那裡工作的同事將他們之前在改進WiMAX 和6G 網路方面的大部分經驗帶到了我們的實驗室。 Wi-Fi 5，借助它，他們能夠認真優化 AirEngine 點的延遲和吞吐量。 因此，我們能夠保證每個客戶端至少達到給定水準的吞吐量：在我們的案例中，「100 Mbit/s 無所不在」這句話並不是一句空話。
它是怎麼發生的？ 讓我們在這裡簡單地轉向理論。 根據香農定理，接入點的吞吐量由 (a) 空間流數量、(b) 頻寬和訊號雜訊比決定。 與之前的產品相比，華為在這三點上都進行了修改。 因此，我們的 AP 能夠形成 多達 12 個空間流 — 比其他供應商的頂級型號多一倍半。 此外，它們還可以支援 160 個 80 MHz 寬的空間流，而競爭對手最多只能支援 XNUMX 個 XNUMX MHz 流。 最後，由於智慧天線技術，我們的接入點在被客戶端接收時表現出明顯更高的抗干擾能力和更高的 RSSI 水平。
2019年底，我們來自特拉維夫的同事獲得了公司內部最高獎項，正是因為他們在支援Wi-Fi的晶片上實現了高於另一家美國知名廠商的信噪比（SNR）。光纖 802.11ax。 這一結果是透過使用新材料和處理器內建的更先進的演算法基礎來實現的。 因此，「華為解釋」Wi-Fi 6 的其他優勢方面。 特別是，實作了多用戶MIMO機制，每個用戶最多可以分配XNUMX個空間流； MU-MIMO 旨在使用存取點的整個天線資源將訊息傳送到客戶端。 當然，同時八個串流不會分配給任何智慧型手機，而是分配給最新一代的筆記型電腦或用於工業目的的 VR 綜合體 - 很好。
因此，透過物理層 16 個空間流，可以實現每點 10 Gbit/s。 在應用流量層面，資料傳輸媒體的效率將為78-80%，即約8 Gbit/s。 讓我們保留一下，這在 160 MHz 頻道操作的情況下是正確的。 當然，Wi-Fi 6主要是為了海量連線而設計的，如果有幾十個，那麼每個單獨的連線速度就不會那麼高。
在實驗室條件下，我們使用 iPerf 負載實用程式反覆進行測試 - 並記錄了來自 AirEngine 系列的兩個高端華為點，使用八個空間流，每個空間流的寬度為 160 MHz， 應用層資料交換速度約為8,37 Gbit/s。 有必要指出：是的，他們有特殊的固件，旨在在測試過程中揭示設備的潛力，但事實仍然是事實。
順便說一句，華為在俄羅斯設有聯合驗證實驗室，並擁有大量 Wi-Fi 設備。 之前我們使用的是其他廠商的M.2晶片的設備，但現在我們在自產手機上展示Wi-Fi 6的性能，例如P40。
上圖顯示，單一結構塊（其中接入點中有四個）還包含四個元件 - 總共 16 個在動態模式下運行的發射-接收天線。 至於波束賦形，由於在一個元件上使用更多數量的天線，可以形成更窄、更長的波束，更可靠地「引導」客戶，為客戶提供更好的用戶體驗。
由於使用了額外的專利材料，天線本身實現了高電氣性能。 這導致訊號損失百分比更低，訊號反射參數更好。
在我們的實驗室中，我們反覆進行測試，比較相同覆蓋距離下接入點的訊號強度。 上圖顯示了兩個支援Wi-Fi 6的AP安裝在三腳架上：一個（紅色）帶有華為智慧天線，另一個沒有。 兩種情況下從點到手機的距離均為 13 m。其他條件相同 - 相同的頻率範圍為 5 GHz，通道頻率為 20 MHz 等 - 平均而言，設備之間的信號強度差異為 3 dBm，而且優勢在華為這邊。
第二次測試使用相同的 Wi-Fi 6 點、相同的 20 MHz 範圍、相同的 5 GHz 截止頻率。 在 13 m 的距離處，沒有顯著差異，但一旦我們將距離加倍，指標就會相差幾乎一個數量級 (7 dBm) - 有利於我們的 AirEngine。
利用5G技術－DynamicTurbo，根據無線環境對VIP用戶的流量進行優先排序，我們正在實現在Wi-Fi環境中從未見過的服務（例如，公司高層不會定期詢問你為什麼他有這種微弱的聯繫）。 到目前為止，它們幾乎完全是有線網路世界的領域——無論是 TDM 還是 IP 硬管道，其中 MPLS 隧道尤為突出。
Wi-Fi 6 也實現了無縫漫遊的概念。 這都要歸功於點之間的遷移機制已經被修改：使用者先連接到新點，然後才與舊點解除關聯。 這項創新對 Wi-Fi 電話、遠距醫療和汽車等場景的功能產生了有益影響，即自主機器人、無人機等的工作，在這些場景中，保持與控制中心的不間斷連接至關重要。
上面的迷你影片以有趣的方式展示了使用華為 Wi-Fi 6 的完全現代的案例。 穿著紅色工作服的狗將 VR 眼鏡「掛」在 AirEngine 點上，切換速度很快，確保訊息傳輸延遲最小。 另一隻狗就沒那麼幸運了：戴在他頭上的類似眼鏡連接到另一個供應商的TD（出於道德原因，當然，我們不會說出它的名字），儘管中斷和滯後不是致命的，但它們確實會幹擾虛擬環境在真實時間的周圍空間上的疊加。
在中國，建築被用盡全力。 大約有 600 個校園使用其解決方案建造，其中一半從頭到尾都遵循 HiCampus 原則。
實踐表明，HiCampus 最有效的用途是在辦公空間、配備移動自主機器人 - AGV 的「智慧工廠」以及擁擠的場所進行協作。 例如，在北京國際機場部署了Wi-Fi 6網絡，為全境旅客提供無線服務； 除此之外，由於園區基礎設施，機場能夠將排隊等待時間減少 15%，並節省 20% 的人員。
全光學切割
我們越來越多地按照新模式建造校園 - IP + 連接埠，並且完全不服從科技時尚的突發奇想。 先前的主導方法是，當在建築物中部署網路基礎設施時，我們將光學元件延伸到地板，然後用銅線連接，這對架構施加了嚴格的限制。 如果需要升級，幾乎整個樓層的環境都需要改變就足夠了。 銅這種材料本身也不理想：無論是從吞吐量的角度，或是從生命週期的角度，以及從環境進一步發展的角度來看。 當然，每個人都可以理解銅纜，並且可以快速且廉價地創建簡單的網路解決方案。 同時，就總擁有成本和網路升級潛力而言，2020 年銅纜將輸給光纖。
當需要對基礎設施的長生命週期進行規劃（並長期估計其成本）以及面臨嚴重的演變時，光學的優越性尤其明顯。 例如，要求 4K 攝影機和 8K 電視或其他高解析度數位看板在環境中持續運作。 在這種情況下，最合理的解決方案是使用採用光交換器的全光網路。 先前，選擇這種園區建設模式的阻礙因素是終端機－光網路單元（ONU）數量較少。 目前，不僅用戶機器提供透過終端連接到光網路的能力。 將使用 POL 網路的收發器插入同一個 Wi-Fi 點，我們透過高速光纖網路接收無線服務。
因此，您可以毫不費力地全面實施 Wi-Fi 6：建立 IP + POL 網絡，將 Wi-Fi 連接到該網絡並輕鬆提高效能。 唯一的問題是，如果有 Wi-Fi 熱點，則需要本地電源。 否則，沒有什麼可以阻止我們將網路增加到 10 或 50 Gbit/s。
部署全光網路在多種情況下都有意義。 例如，他們發現很難想像大跨度的老房子的替代方案。 如果您從未在莫斯科市中心重建過建築物，那麼請相信我，您非常幸運：通常此類建築物中的所有電纜通道都被堵塞，為了明智地組織本地網絡，有時您必須做所有事情劃痕。 對於 POL 解決方案，您可以鋪設光纜，使用分路器進行分配並建立現代網路。
這同樣適用於擁有舊建築、飯店綜合大樓和大型建築（包括機場）的教育機構。
本著說到做到的原則，我們從自己做起，採用IP LAN+POL的模式來組織網路環境。 位於中國松山湖、總面積超過1,4萬平方公尺的龐大華為園區於一年半前竣工，是HiCampus架構的首批實施案例之一； 順便說一句，它的建築在外觀上再現了歐洲建築的著名古蹟。 相反，裡面的一切都盡可能現代。
從中央建築開始，光線分叉到鄰近的「主題」園區，而這些園區又分佈在各個樓層等。因此，覆蓋整個區域的 Wi-Fi 6 接入點「坐在」光纖上。
校園內有一系列需要穩定高速連線的服務，包括使用高畫質攝影機的視訊監控。 然而，它們不僅僅用於視頻監控。 校園入口數位平台 透過這些相同的攝像頭，他透過臉部識別員工，然後將他的 RFID 徽章應用到存取終端，只有根據兩個標準成功驗證後，門才會打開，他將能夠訪問無線網路和數位服務校園的；他將無法帶著別人的徽章溜進去。 此外，整個建築群還提供VDI服務（雲端桌面）、電話會議系統和許多其他基於Wi-Fi 6光纖連接的服務。
除此之外，使用完全網路化的光學解決方案可以節省大量空間，並且需要更少的人員來維護它們。 因此，根據我們的統計，由於光層，基礎設施投資平均減少了40%。
全智慧切片
在光纖和無線資料傳輸媒體相關的實體解決方案之上，HiCampus與Horizon智慧平台緊密整合，服務於數位轉型，讓您從基礎設施中獲取更多價值。
對於與基礎設施本身相關的任務，使用平台上的底層管理層 .
其第一個目的是使用機器學習技術來監控網路。 特別是，ML演算法使得iMaster NCE中CampusInsight運維1-3-5模組的實現成為可能：一分鐘內收到錯誤訊息，三分鐘處理錯誤，五分鐘消除錯誤（更多詳情請看我們的文章“”）。 這樣，至少 75-90% 的錯誤都會被修正。
第二個任務更聰明化－整合「智慧校園」相關的各種服務（同網控制、視訊監控等）。
當網路基礎架構有幾十個存取點和幾個控制器時，沒有什麼可以阻止您從它們捕獲流量並使用 Wireshark 手動解析它。 但是，當有數千個點、數十個控制器並且所有這些設備分佈在很大的區域時，故障排除變得更加困難。 為了簡化任務，我們開發了 iMaster NCE CampusInsight 解決方案（我們有一個單獨的 ）。 借助它，透過累積來自裝置的資訊（第 1 層/第 4 層資料包），您可以快速發現網路環境中的故障。
過程如下所示： 例如，該平台向我們表明用戶在無線電身份驗證方面表現不佳。 她分析並指出問題發生在哪一步。 而如果與環境有關，那麼平台會為我們提供解決問題的方案（介面中出現「解決」按鈕）。 下面的影片顯示了系統如何收到發生 RADIUS 拒絕的通知：很可能是使用者輸入的密碼不正確，或密碼已更改。 因此，無需瘋狂地嘗試弄清楚發生了什麼，就可以節省大量時間；幸運的是，所有數據都已保存，並且特定碰撞的背景很容易研究。
一個常見的故事：公司老闆或技術長來找您，抱怨您辦公室的一些重要人物昨天無法連接到無線網路。 我們必須解決這個問題。 可能面臨失去季度獎金的風險。 正常情況下，如果不找到同一個VIP用戶，就不可能解決問題。 但如果這是一位高層經理或副部長，很難見到他們，更不用說向他要一部智慧型手機來了解問題了，該怎麼辦？ 使用FusionInsight大數據分佈的華為產品有助於避免這種情況，該產品儲存了有關網路上發生的情況的全部累積知識，因此可以透過回顧性分析找到任何問題的根源。
設備及其連接性很重要。 但要建造真正的「智慧」校園，需要一個軟體插件。
首先，HiCampus在實體層之上使用雲端平台。 它可以是私有的、公共的或混合的。 反過來，它又與處理資料的服務分層。 整套軟體是一個數位平台。 從概念的角度來看，它基於關係、開放、多生態系統、Any-Connect（簡稱 ROMA）的原則（還將有一個單獨的網路研討會和關於它們和整個平台的帖子）。 透過提供環境各組成部分之間的連接，Horizon 使其更加整體化，這在業務指標和用戶舒適度上都得到了進一步證實。
反過來，華為IOC（智慧營運中心）旨在監控園區的「健康」、能源效率和安全，最重要的是，提供園區內發生的情況的整體概覽。 例如，得益於可視化方案（參見。 ）很明顯，相機對某些令人擔憂的因素做出了反應，您可以立即從中獲取照片。 如果突然發生火災，可以使用 RFID 感測器輕鬆檢查是否所有人都已離開場所。
由於透過 RFID、ZigBee 或藍牙操作的附加模組可以連接到華為存取點，因此創建一個能夠靈敏地監控校園情況並發出各種問題訊號的環境並不困難。 此外，IOC可以輕鬆地即時盤點資產，總的來說，與園區作為一個智慧單元的合作開闢了許多可能性。
當然，市面上個別廠商可能會提供一些類似HiCampus的解決方案，例如全光接入。 然而，沒有人擁有整體架構，我們試圖在貼文中揭示其主要優點。
最後，我們將補充一點，您可以在我們的專案網站上找到有關我們的智慧校園解決方案的更多信息，甚至嘗試其中的一些解決方案 .
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不要忘記我們的眾多網路研討會，不僅在俄語部分舉行，而且還在全球範圍內舉行。 未來幾週的網路研討會清單請見： .
來源： www.habr.com