12000系列千兆比特交換路由器

2019-11-05 00:50:49

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引言
Cisco 12000 GSR體系結構
監管規范

引言

Internet正迅速成為商務、娛樂、通信和信息檢索的電子媒介。而基于網絡的新型Intranet應用和強大的桌面電腦則推動著網絡業務的指數級增長。服務供給商和企業正加緊部署分組交換基礎設施，以處理迅猛增長的數據業務。

Cisco 12000系列千兆比特交換路由器(GSR)是Cisco為支持服務供給商和企業ip骨干網核心而設計和開發的重要的路由選擇產品。Cisco 12000系列有三種型號：Cisco 12008、12012和12016 (5Tbps GSR太比特系統)。

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

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

Cisco 12016(最新推出的5-Tbps GSR太比特系統)有16個插槽，最多可以支持180個DS3、60個OC-3c/STM-1c和60個OC-12c/STM-4c或15個OC-48c/STM-16c接口，將來還能支持15個OC-192c/STM-64c接口。

Cisco 12000系GSR產品的結構設計旨在滿足當今IP核心骨干網的高帶寬、高性能、多業務和多可靠性要求。

可擴展的帶寬

模塊化的數百千兆比特縱橫交換結構使帶寬可以以多種增量擴展：40Gbps(Cisco 12008)、60Gbps (Cisco 12012)和320Gbps (Cisco 12016)，將來還可擴展到5太比特。

可根據需要增加從DS3到OC-48c/STM-16c的高密度、高速度接口，將來可支持252.5Gbps和OC-192。
2(622Mbps的動態分組傳輸(DPT)環路接口(OC-12c/STM-4c)
同步光纖網絡/同步數字序列(SONET/SDH)分組(PoS)接口，數據速率為155Mbps (OC-3c/STM-1c)、622Mbps(OC-12c/STM-4c)和2.5Gbps(OC-48c/STM-16c)
數據速率為155Mbps(OC-3c/STM-1c)和622Mbps(OC-12c/STM-4c)的異步傳輸模式(ATM)接口。
1Gbps(千兆以太網)和100Mbps(快速以太網)LAN接口。

基于幀的45Mbps(DS3)、155Mbps(OC-3c/STM-1c)和622Mbps(OC-12c/STM-4c)接口(點到點協議(PPP)、幀中繼)

可擴展的性能

創新的交換結構設計支持虛擬輸出隊列(VoQ)，可以避免線端阻塞(HOLB)，提高系統整體效率。當交換結構復制組播業務時，它支持組播業務實施。
分布式結構通過可逐漸增加的智能線路卡(LC)來提供可擴展的第3層交換性能。
基于微程序專用集成電路的排隊為單點發送和組播業務提供線速轉發，這些業務使SONET/SDH傳輸設備處于滿載狀態，從而確保能收回對昂貴帶寬的投資。

可擴展的業務

業界領先的CiscoIOS軟件
先進的排隊和擁塞治理技術-隨機早期檢測(RED)、加權RED和分布式循環(DRR)-提供改進的加權公平排隊(WFQ)機制。
多協議標記交換(MPLS)-標記交換提供可擴展的業務量規劃特性和虛擬專用網(VPN)業務。

運營商級設計

所有主要系統組件都提供冗余功能：處理器、交換機結構、LC、電源和冷卻設備，最大限度地減少故障導致的網絡中斷。
熱切換功能可以在不中斷業務的情況下增加或更換組件
交換結構冗余使業務可以在發生故障時切換到備份結構，而不會丟失數據或中斷用戶會話。
自動保護切換(APS)/復用段保護(MPS)可實現SONET/SDH恢復功能，從而提供接口冗余度。

符合網絡設備構建系統(NEBS)和歐洲電信標準協會(ETSI)的標準，因此可安裝在服務供給商的中心交換局。

Cisco 12000 GSR體系結構

系統級

Cisco 12000 GRS基于高速的分布式路由選擇結構和先進的交換核心，可以以千兆比特的速度提供第3層路由選擇功能。

Cisco 12000 GRS適合用于提供路由選擇和分組轉發功能，以便在整個網絡中傳輸IP數據報。千兆比特處理器(GRP)提供路由選擇功能，該處理器負責在網絡拓撲中運行路由選擇協議和生成路由選擇表。該信息然后用于構建該處理器并分配給LC的轉發表。此外，GPR還負責提供系統控制和治理功能。

分組轉發功能由每個LC執行。一份GRP計算的轉發表復印件分配給系統中的每個LC。每個LC能夠獨立查找轉發表本地復印件上收發到的每個數據報的目的地址，然后整個縱橫交換結構會將數據報交換到目的地LC。

所有插件都從機柜前方安裝，并插入無源底板中。底板中包含互連所有LC和交換結構插件的串行線和其它連接，以提供供電和維護功能。GSR的每個插槽最多可有4條串行線路(1.25 Gbps)，分別連接各個交換結構卡(見下文)，可提供的總容量為每插槽5Gbps(全雙工時為2.5Gbps)。

GSR的主要部件是交換機結構、GRP和LC。

交換機結構

Cisco 12000 GSR的核心是多吉比特縱橫交換機結構，優化用于提供千兆比特速率的大容量交換。因以下兩種原因，縱橫交換機可以提供高性能：從LC到集中結構的連接是點到點鏈路，可以以非常高的速率運行；可同時支持多條總線傳輸的功能又能增加系統總帶寬，Cisco 12008 GSR系統能夠配置為40Gbps，Cisco 12012可配置為 60Gbps，Cisco 12016可配置為320Gbps，并可擴展到5太比特。

交換機結構包括兩種插卡：交換機結構插卡(SFC)及時鐘和調度程序插件(CSC)。每個GSR機柜必須至少配置一個CSC。CSC處理發自LC的請求，分配結構接入權限并為系統中所有插卡提供參照時鐘，以保證整個縱橫結構中數據傳輸的同步。SFC從CSC卡接收調度信息和定時參考，并實施切換功能。

它提供以下主要功能：

LC間千兆比特速率的互連(每插槽5Gbps)
先進的調度算法和虛擬輸出隊列可以避免線端阻塞，達到99%的效率
基于硬件的組播
通過冗余實現的高可用性(SFC為1:4，CSC為1:1)，并提供無任何數據丟失的故障切換和熱交換功能

千兆比特路由處理器

GRP是一種能夠為Cisco 12000 GSR系列提供路由選擇智能的高性能引擎，它專用于確定網絡拓撲和在網絡中計算最佳路徑。GRP具有下列硬件特征：

200MHz R5000 CPU
可選的256MB CPU DRAM(缺省為128MB)
512KB第2層閃存
512KB配置非易失性RAM(NVRAM)
8MB引導閃存
兩個PC Card TypeII軟件升級
支持網絡治理接入的以太網(RJ-45和MII連接器)
本地控制臺和調制解調器端口(DB-25/EIA/TIA-232c)

GRP提供下列主要功能：

處理內部網關協議(IGP)，如中間系統到中間系統(IS-IS)、內部網關路由協議(IGRP)、開放最短路徑優先(OSPF)和增強型IGRP，以確定網絡拓撲。
處理外部網關協議(EGP)，如邊界網關協議(BGP)。
創建并維護路由選擇表(最多100萬個路由條目)
分配和更新LC上的快速轉發(EF)表，保存每個LC表的復印件，以支持插卡的初始化。
提供一般性維護功能，如診斷、控制臺支持和LC監控
通過簡單網絡治理協議(SNMP)、治理信息庫(MIB)、Telnet、BOOTP和普通文件傳輸協議(TFTP)處理帶內治理。

線路卡

LC通過線路或光纖媒體將GSR與其它傳輸設備連接。它的設計目的是在DPT、PPP、幀中繼或ATM接口上傳輸IP數據包。LC提供的特性和功能因接口而異。

動態分組傳輸(DPT)線路卡

GSR上的DPT接口通過兩條反向循環的光纖環路與Cisco 1200系列其它產品或Cisco的其它路由器(如Cisco 7500)連接。裸光纖、波分復用(WDM)或SONET/SDH基礎設施上都能設置DPT環路，GSR目前具有下列DPT接口：

雙環路OC-12c/STM-4cLC
雙環路OC-48c/STM-16cLC

表1例舉了DPT OC-12c/STM-4cLC接口的主要特性

表1: DPT接口的主要特性舉例

接口類型端口密度/LC物理層OSM－8OC3－POS－S 每個LC一條環路
(兩條光纖)收發器---多模環路環路 (兩條光纖)
連接器---SC
收發器---中程環路
連接器---SC
收發器---遠程環路
連接器---SC

DPT LC的主要特性如下：

空間復用協議(SRP)媒體接入控制(MAC)
SRP公平算法
帶有增強型直通功能的智能保護切換(IPS)
組播
多種數據包發送優先級
環路帶寬倍增
即插即用式設置及配置
MAC級計數器和基于MAC的數據包過濾

SONET/SDH上的分組傳輸(PoS)線路卡

通過光纖接口，GSR上的SONET分組(PoS)接口便可以連接到Cisco 12000系列的其它GSR或Cisco的其它路由器(如Cisco 7500或7200)。這些接口都可以在SONET/SDH基礎設施或裸光纖、連接或波長WDM系統上通過電路進行設置。Cisco 12000 GSR提供下列 PoS接口：

每個LC4個OC-3c/STM-1c端口
每個LC1個OC-12c/STM-4c端口
每個LC4個OC-12c/STM-4c端口
每個LC1個信道化OC-12c端口(到DS3)
每個LC1個信道化OC-12c/STM-4c端口(到STS-3c/STM-1c)
每個LC1個OC-48c/STM-16c端口

表2簡要列舉了PoS接口的一些主要特性

表2: PoS接口的主要特性

接口
類型端口密度/LC物理層SONET/
SDH層分組層OC-3c/STM-1c 每個LC4個收發器-多模
連接器-SC
收發器-單模、中程
連接器-SC
收發器-單模、遠程
連接器-SC
符合標準的接口SONET/SDH告警處理SONET/SDH APS/MPS支持SONET額外開銷字節，實現無縫的網絡互操作性RFC1619，SONET/SDH上的PPPRFC1662，HDLC幀中的PPP多個虛擬輸出隊列消除HOLB數據包緩沖存儲器(發送與接收)可擴展到128或256MB(取決于插卡)轉發表的存儲容量可擴展到256MB轉發表最多可容納100萬個轉發條目基于ASIC的排隊QoS支持 OC-12c/STM-4c每個LC1個收發器-多模
連接器-SC
收發器-單模、中程
連接器-SC   OC-12c/STM-4c每個LC4個收發器-單模
連接器-SC
收發器-單模、中程
連接器-SC   OC-48c/STM-16c每個LC1個收發器-單模、中程
連接器-SC或FC
收發器-單模、遠程
連接器-SC或FC

異步傳輸模式(ATM)線路卡

通過ATM網絡，Cisco12000 GSR上的ATM接口可連接 Cisco12000系列的其它GSR或其它Cisco路由器(如Cisco 7500或7200)連接。GSR提供下列ATM接口：

每個LC上4個TOC-3c/STM-1c端口
每個LC上1個OC-12c/STM-4c端口

表3: 異步傳輸模式(ATM)線路卡的主要特性

接口
類型端口密度/LC物理層SONET/
SDH層ATM層OC-3c/STM-1c 每個LC4個收發器-多模
連接器-SC
收發器-單模、中程
連接器-SC
符合標準的接口SONET/SDH告警處理SONET/SDH APS/MPS支持SONET開銷字節，可實現無縫的網絡互操作性基于AT適配第5層(AAL5)的分段與重組(SAR)永久虛擬電路(PVC)RFC1483-AAL5上的多協議封裝邏輯鏈路控制(LLC)/子網接入協議 (SNAP)和MUX IP PVC(支持路由協議的封裝)LLC多個虛擬輸出隊列可消除HOLB 數據包緩沖存儲器(發送和接收)可擴展到128MB 轉發表存儲容量可擴展到256MB 轉發表最多可容納100萬個轉發條目基于ASIC的排隊OC-12c/STM-4c每個LC4個收發器-多模
連接器-SC
收發器-單模、中程
連接器-SC

以太網接口

GSR上的千兆以太網(GE)和快速以太網(FE)接口能夠與Cisco 12000系列的其它GSR或其它Cisco路由器(如Cisco 7500或7200連接)。Cisco 12000 GSR提供下列以太網接口：

每個LC8個FE端口
每個LC1個GE端口

表4: 以太網接口的主要特性

接口
類型端口密度/LC物理層以太網層分組層GE每個LC1個收發器-多模
連接器-SX
收發器-單模中程
連接器-LU 全雙工運行的MAC 8/10MB編碼/解碼1000Base SX 多模接口，符合IEEE802.3z規程 1000Base LU單模接口，符合 IEEE 802.3z規程熱備份路由器協議(HSRP) 多個虛擬輸出隊列可消除HOLB 512KB突發緩沖器可以緩存到達的突發數據包 128MB的數據包緩沖存儲器(發送和接收) 轉發表存儲容量可擴展到256MB 轉發表最多可容納100萬個轉發條目基于ASIC的排隊 FE每個LC8個收發器-多模
SC 100Basdde FX
收發器-支持
100Base TX的
RJ-45連接器
全雙工運行的MAC
8/10MB 編碼/解碼
100Base FX 多模接口，符合IEEE 802.3u 規程HSRP100Base TX 銅線接口，IEEE 802.3u 規程HSRP 多個虛擬輸出隊列可消除HOLB512KB突發緩沖區可以平滑傳輸到達的突發性數據包128MB的數據包緩沖存儲器(發送和接收)符合轉發表存儲容量可擴展到256MB轉發表最多可容納100萬個轉發條目基于ASIC的排隊

表5: 技術規程

規程Cisco12008Cisco12012Cisco12016系統級規程系統帶寬40Gbps 60Gbps320Gbps(可擴展到5 太比特) 機柜插槽GRP、線路卡：8插槽
交換機結構：5插槽
GRP、線路卡：12插槽
交換機結構：5插槽 GRP線路卡：15插槽
交換機結構：5插槽千兆比特
路由處理器處理器：R5000、200MHz
內存：64至256MB EDO
20MB閃速存儲器

交換機結構：5插槽
處理器：R5000、200MHz
內存：64至256MB EDO
20MM閃速存儲器交換機結構：5插槽
處理器：R5000、 200MHz
內存：64至256MB EDO
20MB閃速存儲器 物理規程尺寸(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，不包括電源機架、機架安裝用法蘭盤及電纜治理系統
(181.6×43. 8×55.9厘米)
72.5×18.75×24.0英寸，包括電源機架、機架安裝用法蘭盤及電纜治理系統(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)運輸包裝尺寸(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
(需要變換度量單位)580磅
(需要變換度量單位) 電源規程DC輸入電壓 -48至-60 VDC
-48至-60 VDC-48至-60 VDCAC輸入電壓 200至240 VAC(50至60Hz)
200至240 VAC(50至60Hz)200至240 VAC(50至60Hz)DC輸入電流 -48 VDC時33.75A(最大)
-60 VDC時27A(最大)
-48 VDC時37.1A(最大)
-60 VDC時29.7A(最大) -48 VDC時43.9A(最大)
-60 VDC時35.1A(最大) AC輸入電流200 VAC時10A(最大)
240 VAC時8.3A(最大)

200 VAC時11.5A(最大)
240 VAC時5.5A(最大) 200 VAC時12.4A(最大)
240 VAC時10.3A(最大) 電源配置DC：最少1個，冗余時2個
AC：最少1個，冗余時2個
DC：最少1個，冗余時2個
AC：最少2個，N+1冗余時
3個，2N冗余時 4個 DC：最少2個，2N冗余時 4個
AC：最少2個，N+1冗余時3個輸入功率DC：1620W
AC：2000 VA

2259 VA(最大)2477 VA(最大)輸出功率1560W
1794W(最大)3234W 散熱DC：1620 VA(5530 BTu/小時)
AC：2000 VA(6828 Btu/小時)

2259w(7712 Btu/小時) 2477w(8456 Btu/小時)環境規程非操作溫度-40至149℉(-20至 65℃)
-40至 149℉(-20至65℃)-40至149℉(-20至 65℃)操作溫度32至104℉(0至40℃)
32至104℉(0至 40℃)32至 122℉(0至50℃)非操作相對濕度(無冷凝) 5至95% 5至95% 5至95% 操作相對濕度(無冷凝)10至90% 10至90% 10至85% 非操作振動5至200Hz、1g(1 oct/分鐘)
200至500Hz、2g(1 oct/分鐘)
5至200Hz、1g(1 oct/分鐘)
200至500Hz、2g(1 oct/分鐘)
3至500Hz、1.0g操作振動5至200Hz、0.5g(1 oct/分鐘)
5至200Hz、0.5g(1 oct/分鐘)3至500Hz、0.35g