12000系列千兆比特交换路由器

2019-11-05 00:50:49

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引言
Cisco 12000 GSR体系结构
监管规范

引言

Internet正迅速成为商务、娱乐、通信和信息检索的电子媒介。而基于网络的新型Intranet应用和强大的桌面电脑则推动着网络业务的指数级增长。服务供给商和企业正加紧部署分组交换基础设施，以处理迅猛增长的数据业务。

Cisco 12000系列千兆比特交换路由器(GSR)是Cisco为支持服务供给商和企业ip骨干网核心而设计和开发的重要的路由选择产品。Cisco 12000系列有三种型号：Cisco 12008、12012和12016 (5Tbps GSR太比特系统)。

Cisco 12008配有8个插槽，最多可以支持84个DS3、28个OC-3c/STM-1c和28个OC-12c/STM-4c或7个OC-48c/STM-16c接口。

Cisco12012配有12个插槽，最多可以支持132个DS3、44个OC-3c/STM-1c和44个OC-12c/STM-4c或11个OC-48c/STM-16c接口。

Cisco 12016(最新推出的5-Tbps GSR太比特系统)有16个插槽，最多可以支持180个DS3、60个OC-3c/STM-1c和60个OC-12c/STM-4c或15个OC-48c/STM-16c接口，将来还能支持15个OC-192c/STM-64c接口。

Cisco 12000系GSR产品的结构设计旨在满足当今IP核心骨干网的高带宽、高性能、多业务和多可靠性要求。

可扩展的带宽

模块化的数百千兆比特纵横交换结构使带宽可以以多种增量扩展：40Gbps(Cisco 12008)、60Gbps (Cisco 12012)和320Gbps (Cisco 12016)，将来还可扩展到5太比特。

可根据需要增加从DS3到OC-48c/STM-16c的高密度、高速度接口，将来可支持252.5Gbps和OC-192。
2(622Mbps的动态分组传输(DPT)环路接口(OC-12c/STM-4c)
同步光纤网络/同步数字序列(SONET/SDH)分组(PoS)接口，数据速率为155Mbps (OC-3c/STM-1c)、622Mbps(OC-12c/STM-4c)和2.5Gbps(OC-48c/STM-16c)
数据速率为155Mbps(OC-3c/STM-1c)和622Mbps(OC-12c/STM-4c)的异步传输模式(ATM)接口。
1Gbps(千兆以太网)和100Mbps(快速以太网)LAN接口。

基于帧的45Mbps(DS3)、155Mbps(OC-3c/STM-1c)和622Mbps(OC-12c/STM-4c)接口(点到点协议(PPP)、帧中继)

可扩展的性能

创新的交换结构设计支持虚拟输出队列(VoQ)，可以避免线端阻塞(HOLB)，提高系统整体效率。当交换结构复制组播业务时，它支持组播业务实施。
分布式结构通过可逐渐增加的智能线路卡(LC)来提供可扩展的第3层交换性能。
基于微程序专用集成电路的排队为单点发送和组播业务提供线速转发，这些业务使SONET/SDH传输设备处于满载状态，从而确保能收回对昂贵带宽的投资。

可扩展的业务

业界领先的CiscoIOS软件
先进的排队和拥塞治理技术-随机早期检测(RED)、加权RED和分布式循环(DRR)-提供改进的加权公平排队(WFQ)机制。
多协议标记交换(MPLS)-标记交换提供可扩展的业务量规划特性和虚拟专用网(VPN)业务。

运营商级设计

所有主要系统组件都提供冗余功能：处理器、交换机结构、LC、电源和冷却设备，最大限度地减少故障导致的网络中断。
热切换功能可以在不中断业务的情况下增加或更换组件
交换结构冗余使业务可以在发生故障时切换到备份结构，而不会丢失数据或中断用户会话。
自动保护切换(APS)/复用段保护(MPS)可实现SONET/SDH恢复功能，从而提供接口冗余度。

符合网络设备构建系统(NEBS)和欧洲电信标准协会(ETSI)的标准，因此可安装在服务供给商的中心交换局。

Cisco 12000 GSR体系结构

系统级

Cisco 12000 GRS基于高速的分布式路由选择结构和先进的交换核心，可以以千兆比特的速度提供第3层路由选择功能。

Cisco 12000 GRS适合用于提供路由选择和分组转发功能，以便在整个网络中传输IP数据报。千兆比特处理器(GRP)提供路由选择功能，该处理器负责在网络拓扑中运行路由选择协议和生成路由选择表。该信息然后用于构建该处理器并分配给LC的转发表。此外，GPR还负责提供系统控制和治理功能。

分组转发功能由每个LC执行。一份GRP计算的转发表复印件分配给系统中的每个LC。每个LC能够独立查找转发表本地复印件上收发到的每个数据报的目的地址，然后整个纵横交换结构会将数据报交换到目的地LC。

所有插件都从机柜前方安装，并插入无源底板中。底板中包含互连所有LC和交换结构插件的串行线和其它连接，以提供供电和维护功能。GSR的每个插槽最多可有4条串行线路(1.25 Gbps)，分别连接各个交换结构卡(见下文)，可提供的总容量为每插槽5Gbps(全双工时为2.5Gbps)。

GSR的主要部件是交换机结构、GRP和LC。

交换机结构

Cisco 12000 GSR的核心是多吉比特纵横交换机结构，优化用于提供千兆比特速率的大容量交换。因以下两种原因，纵横交换机可以提供高性能：从LC到集中结构的连接是点到点链路，可以以非常高的速率运行；可同时支持多条总线传输的功能又能增加系统总带宽，Cisco 12008 GSR系统能够配置为40Gbps，Cisco 12012可配置为 60Gbps，Cisco 12016可配置为320Gbps，并可扩展到5太比特。

交换机结构包括两种插卡：交换机结构插卡(SFC)及时钟和调度程序插件(CSC)。每个GSR机柜必须至少配置一个CSC。CSC处理发自LC的请求，分配结构接入权限并为系统中所有插卡提供参照时钟，以保证整个纵横结构中数据传输的同步。SFC从CSC卡接收调度信息和定时参考，并实施切换功能。

它提供以下主要功能：

LC间千兆比特速率的互连(每插槽5Gbps)
先进的调度算法和虚拟输出队列可以避免线端阻塞，达到99%的效率
基于硬件的组播
通过冗余实现的高可用性(SFC为1:4，CSC为1:1)，并提供无任何数据丢失的故障切换和热交换功能

千兆比特路由处理器

GRP是一种能够为Cisco 12000 GSR系列提供路由选择智能的高性能引擎，它专用于确定网络拓扑和在网络中计算最佳路径。GRP具有下列硬件特征：

200MHz R5000 CPU
可选的256MB CPU DRAM(缺省为128MB)
512KB第2层闪存
512KB配置非易失性RAM(NVRAM)
8MB引导闪存
两个PC Card TypeII软件升级
支持网络治理接入的以太网(RJ-45和MII连接器)
本地控制台和调制解调器端口(DB-25/EIA/TIA-232c)

GRP提供下列主要功能：

处理内部网关协议(IGP)，如中间系统到中间系统(IS-IS)、内部网关路由协议(IGRP)、开放最短路径优先(OSPF)和增强型IGRP，以确定网络拓扑。
处理外部网关协议(EGP)，如边界网关协议(BGP)。
创建并维护路由选择表(最多100万个路由条目)
分配和更新LC上的快速转发(EF)表，保存每个LC表的复印件，以支持插卡的初始化。
提供一般性维护功能，如诊断、控制台支持和LC监控
通过简单网络治理协议(SNMP)、治理信息库(MIB)、Telnet、BOOTP和普通文件传输协议(TFTP)处理带内治理。

线路卡

LC通过线路或光纤媒体将GSR与其它传输设备连接。它的设计目的是在DPT、PPP、帧中继或ATM接口上传输IP数据包。LC提供的特性和功能因接口而异。

动态分组传输(DPT)线路卡

GSR上的DPT接口通过两条反向循环的光纤环路与Cisco 1200系列其它产品或Cisco的其它路由器(如Cisco 7500)连接。裸光纤、波分复用(WDM)或SONET/SDH基础设施上都能设置DPT环路，GSR目前具有下列DPT接口：

双环路OC-12c/STM-4cLC
双环路OC-48c/STM-16cLC

表1例举了DPT OC-12c/STM-4cLC接口的主要特性

表1: DPT接口的主要特性举例

接口类型端口密度/LC物理层OSM－8OC3－POS－S 每个LC一条环路
(两条光纤)收发器---多模环路环路 (两条光纤)
连接器---SC
收发器---中程环路
连接器---SC
收发器---远程环路
连接器---SC

DPT LC的主要特性如下：

空间复用协议(SRP)媒体接入控制(MAC)
SRP公平算法
带有增强型直通功能的智能保护切换(IPS)
组播
多种数据包发送优先级
环路带宽倍增
即插即用式设置及配置
MAC级计数器和基于MAC的数据包过滤

SONET/SDH上的分组传输(PoS)线路卡

通过光纤接口，GSR上的SONET分组(PoS)接口便可以连接到Cisco 12000系列的其它GSR或Cisco的其它路由器(如Cisco 7500或7200)。这些接口都可以在SONET/SDH基础设施或裸光纤、连接或波长WDM系统上通过电路进行设置。Cisco 12000 GSR提供下列 PoS接口：

每个LC4个OC-3c/STM-1c端口
每个LC1个OC-12c/STM-4c端口
每个LC4个OC-12c/STM-4c端口
每个LC1个信道化OC-12c端口(到DS3)
每个LC1个信道化OC-12c/STM-4c端口(到STS-3c/STM-1c)
每个LC1个OC-48c/STM-16c端口

表2简要列举了PoS接口的一些主要特性

表2: PoS接口的主要特性

接口
类型端口密度/LC物理层SONET/
SDH层分组层OC-3c/STM-1c 每个LC4个收发器-多模
连接器-SC
收发器-单模、中程
连接器-SC
收发器-单模、远程
连接器-SC
符合标准的接口SONET/SDH告警处理SONET/SDH APS/MPS支持SONET额外开销字节，实现无缝的网络互操作性RFC1619，SONET/SDH上的PPPRFC1662，HDLC帧中的PPP多个虚拟输出队列消除HOLB数据包缓冲存储器(发送与接收)可扩展到128或256MB(取决于插卡)转发表的存储容量可扩展到256MB转发表最多可容纳100万个转发条目基于ASIC的排队QoS支持 OC-12c/STM-4c每个LC1个收发器-多模
连接器-SC
收发器-单模、中程
连接器-SC   OC-12c/STM-4c每个LC4个收发器-单模
连接器-SC
收发器-单模、中程
连接器-SC   OC-48c/STM-16c每个LC1个收发器-单模、中程
连接器-SC或FC
收发器-单模、远程
连接器-SC或FC

异步传输模式(ATM)线路卡

通过ATM网络，Cisco12000 GSR上的ATM接口可连接 Cisco12000系列的其它GSR或其它Cisco路由器(如Cisco 7500或7200)连接。GSR提供下列ATM接口：

每个LC上4个TOC-3c/STM-1c端口
每个LC上1个OC-12c/STM-4c端口

表3: 异步传输模式(ATM)线路卡的主要特性

接口
类型端口密度/LC物理层SONET/
SDH层ATM层OC-3c/STM-1c 每个LC4个收发器-多模
连接器-SC
收发器-单模、中程
连接器-SC
符合标准的接口SONET/SDH告警处理SONET/SDH APS/MPS支持SONET开销字节，可实现无缝的网络互操作性基于AT适配第5层(AAL5)的分段与重组(SAR)永久虚拟电路(PVC)RFC1483-AAL5上的多协议封装逻辑链路控制(LLC)/子网接入协议 (SNAP)和MUX IP PVC(支持路由协议的封装)LLC多个虚拟输出队列可消除HOLB 数据包缓冲存储器(发送和接收)可扩展到128MB 转发表存储容量可扩展到256MB 转发表最多可容纳100万个转发条目基于ASIC的排队OC-12c/STM-4c每个LC4个收发器-多模
连接器-SC
收发器-单模、中程
连接器-SC

以太网接口

GSR上的千兆以太网(GE)和快速以太网(FE)接口能够与Cisco 12000系列的其它GSR或其它Cisco路由器(如Cisco 7500或7200连接)。Cisco 12000 GSR提供下列以太网接口：

每个LC8个FE端口
每个LC1个GE端口

表4: 以太网接口的主要特性

接口
类型端口密度/LC物理层以太网层分组层GE每个LC1个收发器-多模
连接器-SX
收发器-单模中程
连接器-LU 全双工运行的MAC 8/10MB编码/解码1000Base SX 多模接口，符合IEEE802.3z规程 1000Base LU单模接口，符合 IEEE 802.3z规程热备份路由器协议(HSRP) 多个虚拟输出队列可消除HOLB 512KB突发缓冲器可以缓存到达的突发数据包 128MB的数据包缓冲存储器(发送和接收) 转发表存储容量可扩展到256MB 转发表最多可容纳100万个转发条目基于ASIC的排队 FE每个LC8个收发器-多模
SC 100Basdde FX
收发器-支持
100Base TX的
RJ-45连接器
全双工运行的MAC
8/10MB 编码/解码
100Base FX 多模接口，符合IEEE 802.3u 规程HSRP100Base TX 铜线接口，IEEE 802.3u 规程HSRP 多个虚拟输出队列可消除HOLB512KB突发缓冲区可以平滑传输到达的突发性数据包128MB的数据包缓冲存储器(发送和接收)符合转发表存储容量可扩展到256MB转发表最多可容纳100万个转发条目基于ASIC的排队

表5: 技术规程

规程Cisco12008Cisco12012Cisco12016系统级规程系统带宽40Gbps 60Gbps320Gbps(可扩展到5 太比特) 机柜插槽GRP、线路卡：8插槽
交换机结构：5插槽
GRP、线路卡：12插槽
交换机结构：5插槽 GRP线路卡：15插槽
交换机结构：5插槽千兆比特
路由处理器处理器：R5000、200MHz
内存：64至256MB EDO
20MB闪速存储器

交换机结构：5插槽
处理器：R5000、200MHz
内存：64至256MB EDO
20MM闪速存储器交换机结构：5插槽
处理器：R5000、 200MHz
内存：64至256MB EDO
20MB闪速存储器 物理规程尺寸(h×w×d) 24.0×17.3×21.2英寸
(61.0×43.9×53.8厘米)
56.0×17.3×21.0英寸
(142.2×43.9×53.3厘米) 71.5×17.25×22英寸，不包括电源机架、机架安装用法兰盘及电缆治理系统
(181.6×43. 8×55.9厘米)
72.5×18.75×24.0英寸，包括电源机架、机架安装用法兰盘及电缆治理系统(184.2×47.6×61.0厘米) 重量(最大) 187磅(84.8公斤)
380磅(172.3公斤)390磅(177公斤)运输包装尺寸(h×w×d)35.5×25.0×39.5英寸 (90.2×63.5×100.3厘米)
220磅(99.8公斤
380磅(172.3公斤)
67.0×24.88×39.39英寸
(170.2×63.2×100厘米)
492磅(223公斤)
390磅(177公斤)
82.5×33.5×40.5英寸
(需要变换度量单位)580磅
(需要变换度量单位) 电源规程DC输入电压 -48至-60 VDC
-48至-60 VDC-48至-60 VDCAC输入电压 200至240 VAC(50至60Hz)
200至240 VAC(50至60Hz)200至240 VAC(50至60Hz)DC输入电流 -48 VDC时33.75A(最大)
-60 VDC时27A(最大)
-48 VDC时37.1A(最大)
-60 VDC时29.7A(最大) -48 VDC时43.9A(最大)
-60 VDC时35.1A(最大) AC输入电流200 VAC时10A(最大)
240 VAC时8.3A(最大)

200 VAC时11.5A(最大)
240 VAC时5.5A(最大) 200 VAC时12.4A(最大)
240 VAC时10.3A(最大) 电源配置DC：最少1个，冗余时2个
AC：最少1个，冗余时2个
DC：最少1个，冗余时2个
AC：最少2个，N+1冗余时
3个，2N冗余时 4个 DC：最少2个，2N冗余时 4个
AC：最少2个，N+1冗余时3个输入功率DC：1620W
AC：2000 VA

2259 VA(最大)2477 VA(最大)输出功率1560W
1794W(最大)3234W 散热DC：1620 VA(5530 BTu/小时)
AC：2000 VA(6828 Btu/小时)

2259w(7712 Btu/小时) 2477w(8456 Btu/小时)环境规程非操作温度-40至149℉(-20至 65℃)
-40至 149℉(-20至65℃)-40至149℉(-20至 65℃)操作温度32至104℉(0至40℃)
32至104℉(0至 40℃)32至 122℉(0至50℃)非操作相对湿度(无冷凝) 5至95% 5至95% 5至95% 操作相对湿度(无冷凝)10至90% 10至90% 10至85% 非操作振动5至200Hz、1g(1 oct/分钟)
200至500Hz、2g(1 oct/分钟)
5至200Hz、1g(1 oct/分钟)
200至500Hz、2g(1 oct/分钟)
3至500Hz、1.0g操作振动5至200Hz、0.5g(1 oct/分钟)
5至200Hz、0.5g(1 oct/分钟)3至500Hz、0.35g