思科运营商路由系统CRS-1概述

2019-11-05 00:18:24

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供稿：网友

　　思科电信级路由系统
　　
　　思科电信级路由系统（CRS-1）是第一个可以在帮助服务供给商提高业务盈利能力、技术灵活性和运营效率的同时，在一个高度可用的、便于扩展的、集成化的分组基础设施上提供一组全面的服务（包括数据、语音和视频）的分组通信系统。Cisco CRS-1的主要特性包括：
　　
　　无与伦比的系统寿命
　　Cisco CRS-1是业界唯一可以扩展到每秒92Tb（Tbps）的电信级路由系统。它采用了第一个OC-768c/STM-256c ip接口，最多可以支持1152个40Gbps的线卡插槽。它不仅简化了今天的网络，而且可以在未来十年内保护客户的投资。
　　
　　不间断的系统运行
　　Cisco CRS-1建立在Cisco IOS XR软件的基础之上。该软件是业界唯一一个适用于多机架的Tb级别电信级基础设施的自恢复式操作系统。这个基于微内核的操作系统可以提供精确的独立流程、故障限制和隔离功能。利用这些独特的功能，客户可以在不对服务造成任何影响的情况下，维护、升级、改进和扩展Cisco CRS-1。
　　
　　利用思科智能化服务灵活性设计实现前所未有的服务灵活性
　　Cisco CRS-1采用了思科硅芯片分组处理器（SPP）——全球最先进的40Gbps ASIC，具有独特的服务分离架构的Cisco IOS XR软件，以及服务智能交换矩阵——因而可以提供最大限度的服务灵活性和功能。利用全面的服务隔离和完整的线速功能灵活性，Cisco CRS-1可以提供今天的集成化网络服务所需要的各种功能。
　　
　　网络和服务融合平台
　　
　　服务供给商已经意识到，针对特定服务的网络、复杂的网络架构和单纯的连接服务已经无法满足他们的业务需要和不断增长的客户需求。过去，网络接入点（POP）的各项功能（例如核心、对等通信、汇聚和边缘）都是由供给商通过部署具有特定功能的路由节点而实现的，以满足每种网络功能的独特需求。这种传统的POP设计需要服务供给商每隔三到五年就要重新设计一次他们的网络，以适应增长的需要和不断变化的服务要求。而且，为了提高效率和盈利能力，服务供给商必须在努力扩大他们的客户群和提高销售收入的同时，设法降低资本和运营开支。
　　
　　为了达到客户的服务需求和股东提出的业务指标，服务供给商希望通过实现网络和服务融合简化他们的POP架构，从而实现他们的业务、技术和运营目标。
　　
　　Cisco CRS-1是第一个可以真正地将多项POP功能集成到单个系统的路由系统。它为网络融合提供了很高的可扩展性和可靠性，并为数据、语音和视频服务的融合提供了强大的服务智能性。Cisco CRS-1模糊了传统的核心、对等通信、汇聚和边缘功能之间的界限——让服务供给商可以克服现有的网络设计限制，获得一个统一、可靠、可扩展的路由系统所带来的优势。
　　
　　现在部署Cisco CRS-1的服务供给商可以立即改进他们的核心网络——单个Cisco CRS-1 16插槽机架系统可以取代多个现有的路由节点，并可以提供以前无法在分组网络中实现的可靠性和服务灵活性。运营商可以通过扩展Cisco CRS-1的规模、体积和功能，加入其他的POP功能，例如对等通信、汇聚和高速边缘服务，从而满足未来十年中出现的网络和服务需求。
　　
　　系统概述
　　
　　Cisco CRS-1可以采用两种配置：单机架系统和多机架系统。单机架系统将创新的多级交换功能集成到了单个线卡机箱中。它可以提供1.2Tbps的交换容量和16个40G线卡插槽。多机架系统最多可以容纳72个线卡机箱，它们之间通过8个交换矩阵互联，最高可以提供1152个40Gbps线卡插槽和92Tbps的总交换容量。
　　
　　无与伦比的系统寿命
　　Cisco CRS-1可以在不对服务造成任何影响的情况下，从单机架系统无缝地扩展到多机架系统，从而让服务供给商可以在未来十年中，在同一个系统上规划、设计、测试和部署各种服务。Cisco CRS-1将控制、数据和治理面板完全隔离，从而让该系统可以独一无二地扩展各种功能，例如：
　　
　　控制面板
　　单个系统处理器可以放置在特定的路由处理器上，或者在各种路由处理资源之间实现一定的“凝聚力”。分布式路由处理器（DRP）可以被添加到系统中任何可用的线卡插槽中——从而可以提供几乎无限的控制面板扩展能力。
　　
　　数据面板
　　通过对1152个OC-768c/STM-256c接口、4608个OC-192c/STM-64c接口和18432个OC-48c/STM-16c接口的支持，CRS-1可以在不对服务造成影响的情况下扩展到92Tbps。
　　
　　治理面板
　　Cisco CRS-1治理数据库可以通过CLI或者基于xml的界面，提供对该系统的全面治理。基于XML的Craft Works 界面（CWI）是一个可视化的治理工具，可以无缝地治理单机架或者多机架系统。
　　
　　不间断的系统运行
　　基于思科在网络领域长达20多年的硬件和软件创新经验，Cisco CRS-1可以提供不间断的系统运行。在这个高度可靠的平台上，服务供给商可以通过一个始终可用的自恢复网络提供服务。服务卡、路由处理器、控制器卡、电源和风扇等各种系统组件都是完全冗余的。借助Cisco IOS XR软件——业界第一个采用内存保护机制的、基于微内核的、针对Tb级电信级基础设施的操作系统，客户可以在不对服务造成任何影响的情况下，维护、升级、改进和扩展Cisco CRS-1。
　　
　　自恢复式软件
　　Cisco IOS XR软件采用了一种自恢复的工作方式，即首先限制任何故障或者系统错误的影响范围，然后利用自动的流程恢复功能安全地重启和恢复流程的正常运行。

　　
　　在线系统升级
　　Cisco IOS XR软件可以在不对服务造成任何影响的情况下，实现精确的软件升级——从软件维护升级到重要功能的升级。只有那些在升级包中发生改动的流程会被改变，从而缩短了测试周期并提高了系统的可靠性。
　　
　　在线功能改进
　　服务供给商可以在不关闭系统或者中断现有流量、服务的情况下，向Cisco CRS-1添加新的服务包，例如多协议标签交换（MPLS）或者组播。这使得服务供给商可以逐步推出新型服务。此外，分布式路由处理器（DRP）可以被安放到任何可用的线卡插槽中，以便扩展服务和分配流程。
　　
　　
　　自防御系统
　　Cisco CRS-1系统的自防御功能使它可以自动识别分布式拒绝服务（DDoS）攻击，防止系统发生过载——即使在遭受攻击时。利用一个内嵌的事件治理器和安全的数据跟踪记录，Cisco CRS-1可以主动地监控和防范攻击，同时提供必要的工具来跟踪违反网络安全策略的事件。
　　
　　在线扩展
　　Cisco CRS-1系统可以在不对服务造成任何影响的情况下，通过添加一些借助交换矩阵机架互联的线卡机架完成在线扩展——从1.2Tbps到92Tbps。
　　
　　系统运行和治理
　　Cisco CRS-1提供了一个经过改进的命令行界面（CLI）和路由策略语言（RPL）；离线配置开发和错误检查功能，以及可定制的配置恢复功能；自动的、主动的系统监控；基于角色的治理功能。
　　
　　思科智能化服务灵活性设计
　　思科智能化服务灵活性设计使Cisco CRS-1成为唯一可以将特定服务网络的所有有益组件与IP/MPLS网络的全面的服务灵活性、扩展能力结合到一起的路由系统。利用Cisco CRS-1，运营商可以在不提高资本和运营开支的情况下，迅速地适应他们的业务战略的变化。
　　
　　思科智能化服务灵活性设计包括：
　　
　　思科服务分离架构
　　在Cisco CRS-1系统中，思科服务分离架构可以在单个服务或者客户的基础上完全地分离流量和网络操作。这种独特的功能让运营商可以隔离控制、数据和治理面板，以及线卡和路由处理器（RP），从而创建独立于系统其他部分的逻辑路由器。这种服务分离架构让运营商可以灵活地测试、部署和实施一组全面的集成化服务，同时确信他们可以达到服务水平协议些的要求。
　　
　　可以加快服务推出速度的组件
　　全球最先进的ASIC——40Gbps思科SPP——和业界第一个基于微内核的、针对Tb级电信级基础设施的操作系统——Cisco IOS XR软件——的结合可以提供前所未有的服务功能，从而加快向客户推出服务的速度。每个思科SPP将188个32位RISC处理器集成到了一个100%可编程的芯片上。思科SPP在该芯片上采用了大规模并行处理技术，因而可以在不降低性能的前提下灵活地提供服务。Cisco CRS-1所采用的、高度模块化的软件可以通过各个功能集软件包缩短审核和测试时间，从而加快服务供给的速度。
　　
　　具有服务智能的交换矩阵
　　Cisco CRS-1的一个重要优点是采用了一种基于Benes架构的、针对分组网络优化的三级交换矩阵。这种具有服务智能的交换矩阵的独特之处在于它可以利用固有的组播复制功能和集成化优先级队列改进传统的三级Benes架构。利用它的组播复制功能，服务供给商可以有效地进行扩展，从而在不影响系统或者网络性能的情况下，向大量客户提供同一项服务（例如视频广播）。另外，这种交换矩阵还采用了流量加速技术，它可以将流量速度提升250%，从而确保Cisco CRS-1中不会发生系统拥塞。
　　思科电信级路由系统
　　
　　系统特性
　　
　　高效的治理
　　Cisco CRS-1的设计人员从一开始就将提高治理效率作为一个重要的设计目标。重点在于提供一个统一的路由器视图——即使在大型的多机架安装中。CWI充分利用Cisco CRS-1上的可扩展标记语言（XML）接口提供了一个独立的、多机架的路由器治理工具。CWI可以提供直观的、基于GUI的配置和警报治理工具，以及一个全屏的配置文本编辑器。此外，Cisco IOS XR软件采用了一个组件治理系统（EMS）。这套全面的治理组件有助于建立一个自监控的、自恢复的网络，并为所有治理方式提供统一的界面和功能——无论是CLI、XML，还是简单网络治理协议（SNMP）。基于思科传输治理器的EMS采用了与思科光传输系统相同的治理系统，因而让网络治理人员可以为光传输和IP/MPLS路由部署相同的EMS。
　　
　　思科硅芯片分组处理器
　　Cisco CRS-1采用了思科SPP——全球目前最先进的40Gbps ASIC。思科SPP在每个芯片上集成了188个32位RISC处理器（每个都可以独立执行一项不同的任务），因而可以提供100%的灵活性和40Gbps的处理能力。思科SPP的灵活性让用户可以利用不同的软件代码，在相同的硬件上加载不同的核心、边缘和对等路由功能。这消除了为核心和边缘路由采用不同引擎的需要。因为只需要更新软件代码，所以新的功能、服务和应用的推出速度可以大大加快。
　　
　　针对多机架电信级基础设施的专用操作系统
　　作为Cisco CRS-1的操作系统（OS），Cisco IOS XR软件采用了一种具有内存保护机制的、基于微内核的架构，以及控制面板分配功能，从而让系统可以从1.2Tbps扩展到92Tbps。微内核内部只负责处理最要害的OS服务，例如消息传送、内存保护和流程或线程调度。所有作为传统OS内核的组成部分的其他组件（例如文件系统、网络驱动程序和流程治理等）都被部署在内核之外。
　　
　　这种新奇的OS架构设计使得Cisco IOS XR软件可以提供前所未有的可用性和可扩展性，并实现数据、控制和治理面板的完全隔离。精确的模块性确保了在流程发生错误或者软件进行升级时只需要重启必要的流程——从而实现软件的在线升级（ISSU）。
此外，每个流程（例如BGP、IS-IS和OSPF）都可以被进一步分解为不同的线程，从而分散到不同的处理资源上。
　　
　　系统组件
　　
　　Cisco CRS-1的主要组件：
　　Cisco CRS-1 16插槽线卡机箱（LCC）
　　Cisco CRS-1矩阵卡机箱（FCC）
　　Cisco CRS-1 16插槽线卡机箱（LCC）
　　16个40Gbps线卡插槽——利用一个中心隔板设计，16插槽的LCC上有16个MSC位于机箱背部。每个MSC都通过中心隔板与位于机箱前部的一个接口模块相连。
　　16个40G线卡插槽
　　2个专用路由处理器插槽
　　8个专用交换矩阵卡插槽
　　2个专用机架控制器插槽
　　电源和风扇架
　　Cisco CRS-1矩阵卡机箱（FCC）
　　24个插槽最多可以支持24个二级矩阵卡
　　2个专用机架控制器插槽
　　电源和风扇架
　　
　　
　　系统配置
　　Cisco CRS-1可以采用两种不同的工作模式。所有容量升级和配置改动都可以在不影响服务的情况下完成。
　　
　　系统规格
　　
　　系统
　　
　　CRS-1 系统概述
　　
　　单机架系统配置
　　
　　单个16插槽线卡机箱
　　
　　集成化交换矩阵——不需要矩阵机箱
　　
　　交换容量：1.2Tbps
　　
　　支持16个40G线卡
　　- 16个OC-768c/STM-256 POS端口
　　- 64个 OC-192c/STM-64c POS/DPT端口
　　- 64或者128个10GbE端口
　　- 256个OC-48c/STM-16c POS/DPT端口
　　多机架系统配置
　　
　　1到72个——16插槽线卡机箱
　　
　　1到8个——矩阵卡机箱
　　
　　交换容量：最高92Tbps
　　
　　最高支持1152个40G线卡
　　
　　- 1152个OC-768c/STM-256 POS端口
　　- 4608个 OC-192c/STM-64c POS/DPT端口
　　- 4608或者9216个10GbE端口
　　- 18432个 OC-48c/STM-16c POS/DPT端口
　　线卡队列：
　　
　　每个入口流量8000个队列（层次化排队）
　　
　　每个出口流量8000个队列（层次化排队）
　　机箱
　　
　　16插槽线卡机箱
　　
　　设计、插槽和容量
　　
　　中心隔板设计
　　
　　交换容量：最高1.2Tbps
　　
　　线卡：16×40G插槽
　　
　　交换矩阵卡：8个专用插槽
　　
　　路由处理器：2个专用插槽
　　
　　风扇控制器：2个专用插槽
　　尺寸
　　
　　没有线缆治理和前盖
　　
　　（高×宽×长）84×23.6×36in（213.36×59.94×91.44cm）
　　
　　带有线缆治理和前盖
　　
　　（高×宽×长）84×23.6×39.71in（213.36×59.94×100.84cm）
　　重量
　　
　　在只预装风扇架时的出厂重量为939lb（425kg）
　　
　　在包括电源架（但是没有电源模块）时的出厂重量为1008lb（457kg）
　　
　　最大重量1657lb（751kg），这时机箱配置齐全，包括所有线卡、电源架、线缆治理和前盖
　　
　　电源
　　最大直流= 13.6KW@46,405 BTU/小时
　　
　　最大交流= 15.5KW@52,888 BTU/小时
　　矩阵卡机箱
　　
　　设计、插槽和容量
　　
　　背板设计
　　
　　交换卡：24个插槽
　　
　　机架控制器：2个专用插槽
　　尺寸
　　
　　没有线缆治理和前盖
　　
　　（高×宽×长）84×23.6×35in（213.36×59.94×88.9cm）
　　
　　带有线缆治理和前盖
　　
　　（高×宽×长）84×23.6×41in（213.36×59.94×104.2cm）
　　重量
　　
　　在只预装风扇盘时的出厂重量为644lb（292kg）
　　
　　在包括电源架（但是没有电源模块）时的出厂重量为712.8lb（323kg）
　　
　　最大重量1559lb（707kg），这时机箱配置齐全，包括所有线卡、电源架、线缆治理和前盖
　　电源
　　
　　最大直流= 9.1KW@31,050 BTU /小时
　　
　　最大交流= 10.4KW@32,668 BTU /小时
　　支持的硬件
　　
　　组件
　　
　　路由处理器
　　
　　1个OC-768c/STM-256c POS接口模块（SR）
　　
　　4个OC-192c/STM-64c POS/DPT 接口模块（VS,SR,IR,LR）
　　
　　4个10GbE 接口模块（LR）
　　
　　8个10GbE 接口模块（LR）
　　
　　16个OC-48c/STM-16c POS/DPT接口模块
　　
　　单端口OC-48c/STM-16c 可插拔光纤模块，1310 nm SM-SR-LC
　　
　　单端口OC-48c/STM-16c可插拔光纤模块， 1550 nm SM-LR2-LC扩展温度
　　
　　模块化服务卡
　　内存
　　
　　模块化服务卡
　　
　　2 GB缺省路由内存
　　
　　每侧1 GB分组缓存（每个线卡共2GB[入口和出口]）
　　路由处理器
　　
　　4 GB 缺省路由内存
　　
　　64 MB启动闪存
　　
　　2 MB非易失性RAM (NVRAM)
　　
　　1个1GB闪存盘（可拆除）
　　
　　1个40GB硬盘
　　协议
　　
　　POS/SDH
　　
　　RFC 1619/2615，基于SONET/SDH的点对点协议（PPP）
　　
　　RFC 1662，高级数据链路控制（HDLC）中的PPP——例如分帧
　　
　　RFC 2615，基于SONET/SDH的PPP
　　
　　HDLC
　　特性和功能
　　
　　IP特性
　　
　　控制面板分组处理
　　
　　IPv4主机服务
　　
　　IPv4单播转发
　　
　　IPv4 ECMP
　　
　　IPv6主机服务
　　
　　IPv6转发服务
　　
　　IPv6 ECMP
　　转发功能
　　
　　(X)ACL
　　
　　使用MQC的QoS/CoS
　　
　　IP分组分类/标记
　　
　　排队——入口和出口
　　
　　监管（包括入口和出口）
　　
　　诊断/网络治理支持
　　路由功能
　　
　　MP-BGP v4
　　
　　OSPFv2
　　
　　OSPFv3
　　
　　IS-IS
　　
　　静态路由
　　
　　路由策略语言（RPL）
　　IPv4 组播功能
　　
　　利用IGMP的动态注册
　　
　　组播反向路径转发（RPF）
　　
　　PIM-SM
　　
　　PIM-SSM
　　
　　AutoRP
　　
　　MSDP
　　
　　MBGP
　　
　　双向PIM
　　
　　针对特定来源的组播（采用IGMP v3）
　　
　　直接跟踪用于IGMPv3的主机、群组和通道
　　
　　组播NSF
　　MPLS功能
　　
　　MPLS转发和负载平衡
　　
　　LDP
　　
　　RSVP
　　
　　MPLS流程设计功能
　　
　　UNI
　　
　　LMP
　　高可用性功能
　　
　　RP冗余支持
　　
　　NSF – ISIS, OSPF, BGP, 组播, LDP, RSVP
　　
　　SONET APS (1:1)
　　
　　线卡OIR支持
　　
　　矩阵卡OIR支持
　　
　　资源治理
　　安全功能
　　
　　md5
　　
　　SSL
　　
　　SSH/SFTP
　　
　　SHTTP支持
　　
　　控制分组监管
　　
　　IPSEC
　　可治理性功能
　　
　　警报治理
　　
　　配置治理
　　
　　记帐和统计治理
　　
　　性能治理
　　
　　控制点和网络治理——一般性要求
　　
　　终端服务改进
　　
　　经过改进的CLI
　　
　　XML接口
　　
　　XML模式（参见上面的规格表）
　　
　　Craft Works界面
　　
　　CORBA支持
　　
　　SNMP和MIB支持
　　思科网络生命周期和支持服务
　　
　　思科将帮助客户规划、设计、部署、使用和优化Cisco CRS-1电信级路由系统，从而在整个网络生命周期中提供全面的服务。
这些服务包括：
　　
　　高级服务团队，利用基于以前的Cisco CRS-1部署的方法和模板，在服务供给商环境中提供和部署CRS-1系统
　　
　　技术支持服务，可以提供Cisco CRS-1的下一个工作日更换、质保和备件服务，或者现场硬件更换支持
　　
　　练习有素的技术服务中心工程师在技术支持和产品特性方面拥有丰富的实践经验，可以在全球范围内为Cisco CRS-1提供24小时的支持。

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