• 集成PoP
• Cisco 7600 OSR配置概述
• Cisco 7600 OSR配置說明
• 采用Cisco 7600 OSR的集成式POP－－單機解決方案
• 采用Cisco 7600 OSR的集成式POP－－雙機解決方案
• 采用Cisco 7600 OSR的集成式POP－－多機解決方案
• 集成式POP中的流量規劃
• 總結

Cisco 7600光服務路由器（OSR）是一種面向服務供給商的新型路由器，該產品以出色的線速分組服務提供了光聯網功能。本文將介紹Cisco 7600 OSR在服務供給商市場的一種主要應用－－集成式PoP。

集成PoP

一個POP體系結構具有三大功能區：接入匯聚、核心骨干網（包括Internet對等）以及本地服務器群。高層的服務供給商通常在其主要的PoP中部署一個各功能區彼此分立的體系結構，每個功能區各由一套不同的網絡設備組成。即接入匯聚區使用一套路由器，核心骨干網使用另一套路由器，本地服務器群使用一套路由器。這種PoP體系結構對擁有大量接入與骨干網連接并計劃進行大規模擴展的大型PoP來說非常適用。

但對那些對可擴展性沒有太高要求的小型PoP來說，分立式的PoP體系結構也許并不是最經濟有效的解決方案，原因是所需支持的連接數量較少，因此為每個功能區配備一套專用的網絡設備顯得有些浪費。但我們可以為這三個功能區配備一套網絡設備，使每個設備同時支持多項功能，從而使設備得到充分利用并提高經濟有效性。這種體系結構被稱作集成式PoP。

一個具有出色設計的集成式PoP體系結構能夠支持各種連接需求。該方案可從一個簡單的單機解決方案擴展為一個多機體系，可以靈活地支持各種接口介質與速度，同時保留了保證網絡平穩運作及模塊化增長的基本體系結構。建立這樣一種強大的解決方案的要害是正確選擇產品。Cisco 7600 OSR就是一種非常適合構建高效、可擴展和高性能集成式PoP解決方案的獨特產品。

本文介紹了一種采用Cisco 7600 OSR構建的集成式PoP體系結構。文章第一部分是Cisco 7600 OSR的配置概述，說明了產品的組成及配置情況，然后文章討論了Cisco OSR解決方案在集成式PoP中的應用，以及該方案如何在一種系統化的高效互聯體系結構基礎上從一個單機解決方案擴展為雙機和多機方案。最后文章討論了流量規劃以及衡量上行鏈路方面的原則。本文對這一體系結構進行了具體的技術分析與論證，旨在幫助讀者根據其客戶的聯網要求合理使用體系結構組件與設計技術。

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Cisco 7600 OSR配置概述

Cisco 7600 OSR是一種集成式的路由器解決方案，它采用了Catalyst 6500機箱和增強型 核心組件，以及一套新的稱作光服務模塊（OSM）的高性能WAN線卡。以下是對Cisco 7600 OSR系統組件與配置選項的綜述。

機箱

共有三種機箱，水平式插槽的6插槽機箱和9插槽機箱，以及垂直式插槽的9插槽機箱。6插槽機箱帶有6個水平插槽以及并行的通風道和冗余電源。這些插槽從上到下按1到6的順序排列。9插槽機箱帶有9個水平插槽以及并行的通風道和冗余電源。其插槽從上到下按1到9的順序排列。另外一咱9個插槽機箱帶有9個垂直插槽以及前后通風道和冗余電源。這些插槽從右到左按1到9的順序排列。在這三種機箱中，插槽1均用于Supervisor Engine 2（SUP2），其它所有的插槽則用于支持所有的線卡。此外，插槽2還可支持一個冗余SUP2，插槽5可支持一個縱橫交換結構模塊（Crossbar Switch Fabric Module）,插槽6可持一個冗余的縱橫交換結構模塊。

核心組件

• Supervisor Engine 2（SUP2）是處理器卡，帶有兩個嵌入式GE交換端口。機箱還支持一個冗余SUP2，而且冗余SUP2上的兩個GE端口可以同時運行。
  
• Policy Feature Card 2（PFC2）是SUP2上的子卡，它是第三層硬件交換引擎，此外還提供了基于硬件的接入列表檢查、QoS分類以及輸入控制功能。
  
• Multilayer Switch Feature Card 2（MSFC2）是SUP2上的子卡，具有第三層路由與控制功能。MSFC2具有自己的CPU和內存，可以運行路由協議并建立CEF前傳表，CEF前傳表會被下載到PFC2中。MSFC2不是數據通道的一部分，也就是說它不執行對每個分組的查詢。每分組查詢由硬件中的PFC2執行。
  
• Switch Fabric Module（交換結構模塊）是一種縱橫交換矩陣，它為機箱上的每個插槽提供了兩個8Gbps全雙工連接，實現了256Gbps的總交換容量。Switch Fabric Module是一種內部緩沖的非阻礙縱橫交換矩陣。機箱支持一個冗余Switch Fabric Module。

光服務模塊

這些采用Ciso并行快速轉發（PXF）專利技術的高性能固定配置光接口卡專門支持高級線速分組服務，如以目的地為區別的記帳/計費與QoS。PXF ip服務處理器是一個帶有4（4 CPU核心陣列的ASIC，可采用并行與管道方式執行每分組服務任務。PXF技術使提供的特性如同在硬件中執行一樣，同時通過軟件提供了特性升級靈活性。所提供的OSM包括：

• 8端口OC-3c/STM-1cPOS,帶4個GE交換端口
  
• 16端口OC-3c/STM-1cPOS1cPOS,帶4個GE交換端口
  
• 2端口OC-12c/STM-4cPOS,帶4個GE交換端口
  
• 4端口OC-12c/STM-4cPOS,帶4個GE交換端口
  
• 1端口OC-48c/STM-16cPOS,帶4個GE交換端口
  
• 2端口OC-12c/STM-4cATM,帶4個GE交換端口
  
• 4端口千兆位以太網WAN

其它Cisco 7600 組件

Cisco 7600 OSR支持Catalyst 6000系列的所有現有接口模塊，如FlexWAN模塊（帶兩個插槽，用于支持Cisco 7500 /7200路由器系列的兩個端口適配器）、10/100以太網模塊、GE模塊、ATM LANE/MPOA模塊以及語音模塊。

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Cisco 7600 OSR配置說明

以下是關于Cisco 7600 OSR配置與運行方面的基本指南。

• 帶PFC2與MSFC2的SUP2是Cisco 7600 OSR的必備組件，冗余SUP2則是可選的。冗余SUP2上的兩個GE交換端口的功能與機箱上任何GE交換端口相同。
  
• 縱橫交換結構模塊是可選的，但我們強烈建議安裝這一模塊。Cisco 7600 OSR帶有兩個背板連接－－即容量為256Gbps的縱橫交換模塊以及容量為32Gbps的數據總線。假如沒有交換結構模塊，則沒有縱橫結構，所有的線卡將使用總線。有了交換結構模塊，結構支持的線卡將使用縱橫結構，而非結構支持的線卡將繼續使用總線。也就是說，從一個結構支持的線卡到另一個結構支持的線卡的分組將使用縱橫結構，而從一個非結構支持的線卡的分組將使用數據總線。目前結構支持的線卡是所有的OSM以及新的16端口結構支持型GE交換模塊。WAN端口以及OSM上的GE交換端口均使用縱橫結構。SUP2上的兩個GE交換端口也使用這一縱橫結構。
  
• Cisco 7600 OSR上的三種組件帶有GE交換端口，即OSM、GE交換模塊以及SRP2。OSM上的GE交換端口、SUP2以及新的16端口結構支持型GE交換模塊使用縱橫結構，而非結構支持型模塊上的GE交換端口使用數據總線。不管使用何種背板連接，Cisco 7600 OSR上的所有GE交換端口均是一樣的，不管它們是位于SUP2、OSM還是GE交換模塊上。GE交換端口是L2端口，通過VLAN支持L3。不管插槽的位置如何，Cisco 7600 OSR上的所有GE交換端口均可一起使用，形成VLAN和千兆位以太通道。
  
• 每個OSM均擁有高達6Mpps全雙工的基于PXF的性能，可實現QoS等高級分組服務。PXF只為OSM上的WAN端口提供分組服務，包括4端口GE WAN OSM上的4個GE WAN端口，但不包括OSM上的4個GE交換端口。
  
• 除PXF服務外，GE WAN端口與GE交換端口之間的另一個主要區別是GE WAN端口是第三層端口，在GE交換端口上不支持橋接（VLAN）等第二層功能。也就是說，Cisco 7600 OSR上的一組GE交換端口可被配置為一個VLAN，但GE WAN端口則不能作為任何VLAN的一部分。OSM WAN端口（包括GE WAN端口）由MSFC2控制并配置，而所有的GE交換端口（不管位于OSM、GE交換模塊或SUP2）由SUP2控制和配置。
  
• 目前OSM不執行分組交換；所有的分組交換均由PFC2執行。
  
• Cisco 7600 OSR的性能取決于使用哪些線卡。假如所有的線卡均為結構支持型，而且有交換結構模塊，那么Cisco 7600 OSR的性能容量是30Mpps。假如一個或多個線卡不是結構支持型，那么不管有沒有交換結構模塊，性能容量均為15Mpps。這些性能數字指的是SUP2/PFC2的分組交換性能。某些GE交換模塊（不是本文所列的OSM）支持分布式轉發，這樣Cisco 7600 OSR的總體性能容量將得到提高。為了簡單說明如何測出給定配置的性能要求，下表列出了不同接口的線速PPS。線速PPS指的是一個將接口進行100％加載的給定分組的分組速率。因此這些是"最差"的參考值，因為在實際情況中網絡的平均使用率遠遠低于100％。從表中可看出，30Mpps可以支持帶64字節分組的20 GE接口或帶256字節分組的66GE接口。

^*分組大小取決于以太網封裝。例如，一個64字節以太網幀有46字節的IP有效負載，在封 裝進PPP并通過POS傳輸時則變成一個53字節的分組。該表中的POP PPS反映了這種情況。由于ATM開銷的緣故，同樣46字節的IP有效負載將變成兩個53字節的ATM信元，這就是該表中的STM PPS數量約是64字節分組相應POS PPS數量的一半的原因。

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采用Cisco 7600 OSR的集成式POP－－單機解決方案

Cisco 7600 OSR及其POS與ATM OSM、FlexWAM模塊、GE與FE交換模塊可支持所有的WAN連接與LAN交換要求，從而充許通守一個設備建立集成式POP。POS與ATM OSM以OC3與OC12的速率（針對POS OSM最高可達OC48）提供了高帶寬、高性能特性以及多功能的連接，可以支持核心骨干網/對等以及接入連通性。GE WAN OSM提供了高性能與多功能GE連接，用于在城區支持裸光纖GE傳輸。對于低速接入，FlexWAN與Cisco 7000路由器系列的各種WAN端口適配器共同支持速度高達OC3的T3/E3與T1/E1連接（完全的信道與信道化型）以及POS與ATM連接。GE與FE交換模塊無需外部交換機即可將本地服務器直接連接到Cisco 7600 OSR。VLAN可按需進行配置。

通過使用Flex WAN（非結構支持型模塊），Cisco 7600 OSR的交換容量可達15Mpps。這種性能容量足以支持以上配置，因為Flex WAN模塊的存在意味著機箱上的高帶寬（如OC－12與GE）接口較少，因此需要較低的總性能容量。一個機箱所需的性能容量可從表1估算得出。例如，15Mpps可支持40多個帶有64字節分組的OC3接口，或50個帶有256字節分組的OC12接口。

圖1表示的是Cisco 7600 OSR在一個單機集成式POP配置中的應用。

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采用Cisco 7600 OSR的集成式POP－－雙機解決方案

同時使用兩個Cisco 7600 OSR是提高集成式POP總體容量的自然選擇，同時這也能夠提，高解決方案的冗余性。根據帶寬要求，兩個Cisco 7600 OSR可通過一個GE鏈路或一個千兆以太通道（Gigabit Ether Channel）相連。實現以上連接只需使用OSM上的GE交換端口即可，無需另外購買接口模塊。

兩個路由器均支持骨干網和對等連接，以及接入連接與本地服務器。這是集成式POP的一個特點，即所有的路由器執行同一套功能。在前面的配置概述一節中已提到，在使用非結構支持型模塊時（如Flex WAN），Cisco 7600 OSR的交換容量為15Mpps，假如機箱中只使用結構支持型模塊，則交換容量為30Mpps。因此，為了使另外一個路由器具有30Mpps的交換容量以支持更多的高帶寬連接，可以只在一個路由器中使用非結構支持型模塊。

兩個Cisco 7600 OSR之間本地服務器的分配可通過跨越兩個路由器的單個VLAN進行，每個路由器與所有服務器中的一半相連接。為了提高可用性，每個服務器可通過兩個VLAN（每個路由器一個）或HSRP雙歸到兩個路由器。

圖2表示了兩個Cisco 7600 OSR在一個雙機集成式POP配置中的應用。

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采用Cisco 7600 OSR的集成式POP－－多機解決方案

本文描述的集成式POP體系結構可隨著POP規模的逐漸擴大輕松擴展為多個Cisco 7600 OSR的配置。每個路由器仍將終結接入與骨干網/對等連接，并與本地服務器相連。如同雙機解決方案一節中所述，在只配有結構支持型模塊時，Cisco 7600 OSR的交換容量較高。因此，建議只在一個或少數幾個路由器上配備FlexWAN模塊，這樣其它路由器就會獲得更多的交換容量，以支持更多的高帶寬（GE、OC12以及更高速度）接口。

在多機集成式POP解決方案中，為了實現高性能、可擴展性、運作效率與模塊化增長，必須用一個系統化的高效體系結構將這些路由器相互連接起來。圖3表示了在Cisco 7600 OSR的OSM上使用了GE交換端口的互聯體系結構。前兩個Cisco 7600 OSR（即A與B）將作為兩個VLSN的基礎（圖3中帶實線的VLSN-A和帶虛線的VLSN-B）。其它的Cisco 7600 OSR相第之間最多只相隔兩個交換跳轉的距離，即使兩個基礎OSR中有一個失效也是如此。每個有效GE鏈路至少與其所連接路由器中的一個互相傳輸流量，因此不會將帶寬浪費在純發送流量的傳輸上。在為了優化系統資源利用率而進行的高性價比設計中，這是一個重要因素。由于通過兩個VLAN將由器互相連接在一起，POP內的流量（如從路由器C到路由器D的流量）可在A路徑（圖3中的實線）與路徑B（圖3中的虛線）之間實現負載均衡，從而使這一配置中不會出現閑置鏈路。

為了優化性能，可在基礎路由器A和B上采用帶有分布式轉發卡的新GE模塊，以支持互聯VLAN，而且兩個基礎路由器不應該配備FlexWAN。如想獲得更多的互聯帶寬，可以用千兆位以太通道代替GE鏈路。

本地服務器可通過與多個路由器連接的一個或更多的VLAN（根據需要）分配給各個Cisco 7600 OSR。為了提高可用性，每個服務器可通過獨立的VLAN（每個路由器上一個）或HSRP雙歸（或多歸）到兩個或多個路由器。也可以在每個路由器上采用服務器負載均衡功能，這樣可以向直接連接的服務器發送盡可能多的流量，從而減少了POP中的路由器內流量，使性能得到優化。

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集成式POP中的流量規劃

集成式POP中的每個路由器均執行多種功能，其中一個是接入匯聚。在有接入匯聚功能時，就會有"上行鏈路"，而有了上行鏈路，就會出現超額使用的問題。上行鏈路包括POP間鏈路（每個路由器上的骨干網/對等連接）以及POP內鏈路（集成式POP中從每個路由器到其它路由器的GE交換鏈路）。

超額使用是指使上行鏈路帶寬總量低于接入帶寬總量，以降低總體網絡成本。這樣做的前提是接入鏈路未得到100％的充分利用，因此總上行鏈路帶寬會低于總接入帶寬。例如，假如總接入帶寬為10Gbps，平均使用率為50％，那么需要5Gbps的上行鏈路帶寬。5Gbps的上行鏈路帶寬被來自10Gbps總接入帶寬的流量完全占用。

超額使用方面的一個常見錯誤是雙重超額使用。假如被匯聚的接入鏈路中有一些已經是下游的上行鏈路，那么這些"中間上行鏈路"就不應再被超額使用。原因很簡單，因為這些"中間上行鏈路"已被來自下游的接入流量超額使用，因此擁有很高的負載。

衡量上鏈路負載大小的第一步是了解有多少接入帶寬正被匯聚。表2顯示了每個OSM的總接口帶寬，其中只把WAN端口考慮在內（OSM上的GE交換端口不被考慮在內）。例如，一個16端口OC3 POS OSM有16（0.155Gbps＝2.5Gbps。假如將一個Cisco 7600 OSR上所有OSM的每OSM WAM帶寬加起來就會得出需要進上行鏈接的接入帶寬總量。例如，一個帶4個16端口OC3 POS OSM的機箱將擁有10Gbps的總接入帶寬。在沒有超額使用的情況下，需要10Gbps的總上行鏈路逞寬。假如超額使用率為2：1那么需要5Gbps的總上行鏈路帶寬；超額使用率為4：1時，需要2.5Gbps的總上行鏈路帶寬。要確定合適的超額使用率，必須了解接入流量負載特點，同時查看是否有任何接入電路是下游的上行鏈路也很重要。流量模式不時會變，因此監控信息流數量在網絡運作中是一項重要的任務。

*為了簡單起見，次處帶寬是象征性的接口帶寬，不包括全雙工，因為接入鏈路與上行鏈路均為全雙工。對ATM接口來說，計算ATM信元開銷時將20％的調整率考慮在內。

在本文描述的集成式POP中，每個路由器均有一套需匯聚的接入鏈路，上行鏈路由POP間鏈路（骨干網/對等連接）與POP內鏈路（POP中與其它路由器相連的GE交換鏈路）組成。對上行鏈路進行大小衡量時需衡量對等/骨干網連接以及GE交換鏈路。為了方便以后的說明，我們用（表示集成式POP中所有路由器上的骨干網/對等帶寬。假如對流量模式沒有任何了解，我們一般會認為從某個接入鏈路進入POP的分組很有可能會到達POP中的任何一個骨干網/對等鏈路（取決于這些骨干網/對等鏈路的相對帶寬）。根據這種假設，來自某個路由器的接入流量的x/y將使用其POP間骨干網/對竺鏈路，剩余的（1-x/y）接入流量使用POP內GE交換鏈路，以到達其骨干網/對等鏈路的其它路徑。

以上的假設與評估并未考慮POP所有接入鏈路的本地流量以及本地服務器和高速緩存引擎在降低POP間流量方面所起的作用。假如某一比率的流量被認為是本地（POP內），那么在對上行鏈路進行大小衡量時，這些流量應與其它的POP間流量分開處理。因此，對骨干網/對等連接的衡量是根據POP向流量進行的，而對POP內GE鏈路的衡量是根據POP間以及POP內流量進行的。在確定POP中每個路由器所需的上行鏈路帶寬時也相應地考慮超額使用因素與冗余性。

這一體系結構中的POP內GE鏈路在OSM上使用了GE交換端口，因此我們必須確保每種機箱配置中有足夠數量的GE交換端口，以支持GE上行鏈路。從表2可以很輕易看出，POS與ATM OSM有足夠的用于上行鏈路的GE交換端口，而4端口GE WAN OSM沒有GE交換端口。適當組合的OSM應擁有足夠的POS與ATM OSM GE交換端口，以便滿足上行鏈路對GE WAN的要求，并提供GE服務器群連通性。例如，配有5個4端口GE WAN OSM及4個16端口OC3 POS OSM的Cisco 7600 OSR擁有30Gbps的總接入帶寬。假設超額使用率為2：1，需要15GE上行鏈路，那么4個POS OSM的16個GE交換端口完全能滿足上述要求。假如需要更多的GE交換端口，可在Cisco 7590 OSR中增加16端口的GE交換模塊。假如某種配置中有大量的GE交換端口，那么POP內GE鏈路上超額使用的壓力就會降低。這是Cisco 7600 OSR解決方案的一大優點。

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總結

Cisco 7600 OSR是面向集成式POP的一種理想解決方案。它通過一種簡單、可擴展的體系結構支持接入匯聚、核心骨干網/對等以及本地服務器群連接。本文介紹了集成式POP的體系結構與設計原則。該體系結構運用Cisco 7600 OSR的獨特功能與特性提供了一種高效、可擴展的高性能解決方案。Cisco 7600 OSR還非常適用于另一種服務供給商解決方案，即城域網匯聚，這種方案將在另一份白皮書中介紹。