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高端路由�
閱讀�7221時間�2011-05-02 16:28:34

  高端路由�是指在Internet骨干�(wǎng)核心使用、性能�(yōu)�、具有高密度高速端口和巨大交換容量的新一代路由器�(chǎn)�.通常將背板交換能力大�40Gbits的路由器稱為高端路由�,背板交換能力40Gbits以下的路由器稱為中低端路由器.以市場占有率的Cisco公司為例,12000系列為高端路由器,7500以下系列路由器為中低端路由器�

供電系統(tǒng)

  高端路由器在�(jié)�(gòu)上一般設計成機柜形式,用背板進行信號�(zhuǎn)�,從而將十幾塊到幾十塊具有不同功能的插件卡聯(lián)系在一起,來完成各種通訊功能。針對這種機械�(jié)�(gòu),供電系�(tǒng)一般采�48V母線分布式供電結(jié)�(gòu),先將交�220V�(zhuǎn)換成直流48V,然后利用DC/DC�(zhuǎn)換器�48V�(zhuǎn)換成各插件卡所需的各種工作電壓如5V�3.3V�2.5V�1.8V�1.5V�。所有DC/DC�(zhuǎn)換器均與負載設計在一塊印制板上或放置在距離負載板非常近的地方,再通過導線連接到負載板��

  這種供電方式的優(yōu)點為:采�48V電壓傳送直流電流,母線上電流很�,容易實�(xiàn)插件熱插拔,提高系統(tǒng)的可維修�;直流地線與能量輸送線相互獨立,直流地線上沒有大電流通過,有效地減少了系�(tǒng)地線電位�,有利于提高全系�(tǒng)供電的一致性及減少共模傳導干擾;電源的�(wěn)壓輸出端�??拷撦d,能獲得很高的供電質(zhì)量�

  在分布式供電系統(tǒng)設計�,板上DC/DC�(zhuǎn)換器的選擇和設計是最關鍵的問�。每塊負載板都需求多種電�,且各種電源的電流要求大不一�。因此,如何確定DC/DC�(zhuǎn)換器的形式成為設計中最為重要的問題。近年來,電源器件發(fā)展相當迅�,各種隔離型�(zhuǎn)換器、非隔離型轉(zhuǎn)換器、負載點�(zhuǎn)換器(POL)、VRM、LDO不斷推出,為分布式供電系�(tǒng)的普及和�(fā)展提供了充足的條件�

  下面�3.3V�2.5V�1.8V�1.5V輸出為例,簡單介紹幾種不同形式的板上DC/DC�(zhuǎn)換器的供電結(jié)�(gòu)�

  1. 每路電源輸出均采用隔離型�(zhuǎn)換器�

  2. 中間總線變換器之后接非隔離型�(zhuǎn)換器�

  3. 高電�(>2.5V)用隔離型�(zhuǎn)換器,其他低電壓用非隔離型轉(zhuǎn)換器從高電壓中轉(zhuǎn)換�

  這三種形式的供電�(jié)�(gòu)各有其優(yōu)缺點:采用寬輸入范圍、可�(diào)節(jié)的總線轉(zhuǎn)換器的中間總線結(jié)�(gòu)在成本、占用空間和功耗上代價更高;全部采用隔離型�(zhuǎn)換器在效率方�,成本較中間總線�(jié)�(gòu)稍低;在某些應用中,當有一�3.3V的大電流電源�,采�3.3V�(zhuǎn)換器作為總線�(zhuǎn)換器比全部采用隔離型�(zhuǎn)換器的成本更低,但在功耗方面稍�;當全部電壓都低�2V�,采用隔離型�(zhuǎn)換器是所有方案中最有效�。在實際應用中可根據(jù)成本、負載電流的大小、效�、PCB板面積、動�(tài)響應和濾波等要求來綜合考慮,以獲得一個的供電方案�

市場�(xiàn)狀

  高端路由器是Internet骨干�(wǎng)建設的核心設備。相對中低端傳統(tǒng)路由器而言,高端路由器是可運營的電信級路由器設備,高可靠�、高擴展性和高性能的“三高”特性是其關鍵屬�。由于能有效拓寬Internet骨干�(wǎng)原始帶寬,消除網(wǎng)絡節(jié)點的帶寬瓶頸,解決Internet骨干�(wǎng)日益面臨的流量壓�,新一代高端路由器正成為電信運營商核心�(wǎng)絡建設的新寵。隨著寬帶網(wǎng)絡建設和行業(yè)信息化出�(xiàn)高潮,高端路由器正在逐步拓廣其應用場合,除Internet骨干�(wǎng)絡等高端路由器傳�(tǒng)應用領域�,高端路由器應用場合正向運營商城域網(wǎng)�、行�(yè)專網(wǎng)、企�(yè)�(wǎng)�、校園網(wǎng)等領域滲透�

  目前,中國高端路由器市場,主要設備廠商有Cisco、Juniper、Lucent、華�、Unisphere和Alcatel�。Cisco仍然是高端路由器市場;Juniper、華為是其高端路由器主要競爭對手,市場份額在不斷擴大,成為打破高端路由器市場壟斷的主力軍;而中�、大唐和烽火將成為高端路由器市場不容忽視的新生力��

  國外品牌仍然占據(jù)強勢

  高端路由器是�(wǎng)絡設備廠家主要獲利工具,各廠家都希望通過在高端路由器市場中占有一席之�,來拉開與眾多網(wǎng)絡設備廠家的差距,并以此作為�(zhàn)略目�。隨著一些老牌路由器廠家逐漸退出路由器市場,Cisco通過高層訪華和技�(shù)培訓等公關策�,加強與運營商高層和地方電信的關�,引領中國電信等骨干路由器網(wǎng)絡市��

  國產(chǎn)品牌正在迅速崛�

  隨著國產(chǎn)廠商在高端路由器領域�(chǎn)品研�(fā)和市場開拓的力度不斷加大,以華為、中�、大唐等為代表的民族企業(yè),正在迅速切入高端市�。作為國�(nèi)民族通信�(chǎn)�(yè)代表的華�,在高端路由器領域已�(jīng)形成了極強的市場沖擊�,成為Cisco在中國高端路由器市場的無法忽視的競爭對手。華為NE系列高端路由器已在電�、移動等眾多運營商市場得到大�(guī)模商�,打破了國外廠商一�(tǒng)高端路由器市場的格局。中興ZXR系列高端路由�,也已通過中國電信和中國聯(lián)通設備選型測�,并在上�、福建等地IP城域�(wǎng)中實�(xiàn)商用。此�,大�、清華比威、烽火和巨龍等民族通信企業(yè)也在積極推進其高端路由器產(chǎn)�(yè)化進程�

測試分類及內(nèi)�

  高端路由器測試需要連接兩個或多個邏輯端�,至少擁有一個物理端�。路由器根據(jù)收到的數(shù)�(jù)包中�(wǎng)絡層地址以及路由器內(nèi)部維護的路由表決定輸出端口以及下一條路由器地址或主機地址,并且重寫鏈路層�(shù)�(jù)包頭。路由表必須動態(tài)維護來反映當前的�(wǎng)絡拓�。路由器通常通過與其他路由器交換路由信息來完成動�(tài)維護路由表�

  (一)高端路由器測試分�

  當前路由器分類方法各�。各種分類方法有一定的關聯(lián),但是并不完全一�。�??梢园凑章酚善髂芰Ψ诸?、結(jié)�(gòu)分類、網(wǎng)絡中位置分類、功能分類和性能分類等方�。在路由器標準制定中主要按照能力分類,按能力分為高端路由器測試和低端路由�。背板交換能力大�20Gbit/s,吞吐量大于20Mbit/s的路由器稱為高端路由�。交換能力在上述�(shù)�(jù)以下的路由器成為低端路由�。與此對�,路由器測試�(guī)范分為高端路由器測試�(guī)范和低端路由器測試規(guī)��

  (�)測試目的及內(nèi)�

  通過測試路由�,可以了解到哪些路由器能提供的性能、路由器在不同負載下的行�、模型化�(wǎng)絡使用路由器的設計參�(shù)、路由器能否處理突發(fā)流量、路由器的性能限制、路由器能否提供不同服務�(zhì)�、路由器不同體系�(jié)�(gòu)對功能和性能的影�、高端路由器測試的功能特性和性能指標、路由器的使用是否影響網(wǎng)絡安�、路由器�(xié)議實�(xiàn)的一致性以及路由器可靠性和路由器產(chǎn)品的�(yōu)勢和劣勢等內(nèi)�。低端路由器設備測試主要包括:常�(guī)測試,即電氣安全性測�;�(huán)境測�,包括高低溫、濕度測試和高低溫存儲測�;物理接口測試,測試低端路由器可能擁有接口的電氣和物理測�;�(xié)議一致性測�,測試協(xié)議實�(xiàn)的一致�;性能測試,測試路由器的主要性能;管理測試,主要高端路由器測試對無大項�(wǎng)管功能的支持�

  高端路由器測試主要包括:接口測試,高端路由器測試可能擁有的接口測�;ATM�(xié)議測試,測試ATM�(xié)議要�;PPP�(xié)議測�,測試PPP�(xié)議的一致�;IP�(xié)議測�,測試IP�(xié)議一致�;路由�(xié)議測�,測試路由協(xié)議一致�;�(wǎng)管功能測試,驗證測試�(wǎng)關功�;性能和QoS測試,高端路由器測試性能和QoS能力驗證;�(wǎng)絡同步測試,測試設備同步定時能力;可靠性測�,驗證設備可靠�;供電測試,測試整機功耗等�(nèi)�;�(huán)境測�,包括高低溫、濕度測試和高低溫存儲測��

  上述兩個測試規(guī)范由于起草單位以及起草時間不�,組織安排有所不同。除上述測試�,建議在測試中考慮下面所列測試項��(1)功能測試:主要來驗證�(chǎn)品是否具備了設計的每一項功��(2)�(wěn)定性和可靠性測試:一般采取加重負載的辦法來評估和分析設備在長時間、高負載的情況下的運行能��(3)互操作性測試:不同的網(wǎng)絡產(chǎn)品之間必須能夠互操作?;ゲ僮餍詼y試考察一個網(wǎng)絡產(chǎn)品是否能在一個由不同廠家的多種網(wǎng)絡產(chǎn)品互連的�(wǎng)絡環(huán)境中很好地工作,如驗證路由器與Cisco�(chǎn)品的互操�,交換機與Cisco�3Com、Lucent、Intel等的互操作等�

�(fā)展趨�

  自世界上臺千兆比路由交換器(GSR)在思科誕生以來,整個電信網(wǎng)絡體系的核心�(yè)務節(jié)點開始發(fā)生根本性的變革。適應IP�(yè)務指�(shù)式爆炸性增長的趨勢,幾年來,高端路由器逐漸已經(jīng)成為IP�(wǎng)絡流量的中心,為支撐互聯(lián)�(wǎng)的發(fā)展發(fā)揮出不可替代的關鍵作��

  目前,高端路由器是一種高技�(shù)含量的產(chǎn)品,用量不大,但對制造商的要求極為苛�,因此市場門檻很�。盡管這一領域的競爭比較激烈,但思科依然保持了的市場�(yōu)�。總體看�,高端路由器作為一個比較特殊的領域,其市場�(fā)展的趨勢主要有以下幾個特點�

  首先,高端路由器在網(wǎng)上具有核心地�,因此不僅要求其本身的處理能力強,更要求它具有良好的成熟性和互聯(lián)互通�。電信是一個比較看重“經(jīng)驗”的市場,因此一個產(chǎn)�,尤其是骨干�(wǎng)�(chǎn)品,如果不具備大�(guī)模應用的基礎,那么是很難被市場接受的。思科公司在與運營�、集成商、分銷商甚至培訓公司的多年合作中,準確把握住了電信業(yè)的需�,并且從建立了一個良好的應用價值鏈體系,從�(chǎn)品研�(fā)、市場銷售、安裝調(diào)�、實際運營乃至技�(shù)培訓,各個環(huán)節(jié)都非常完�,創(chuàng)建了一個真正“多贏”的�(huán)��

  當前的電信運營業(yè)還有一個重要趨�,就是企�(yè)應用向廣域擴�,電信業(yè)務向企業(yè)深層滲�,所以骨干網(wǎng)路由器如果能夠與企業(yè)級IP設備無縫連接,效果會更佳。思科公司具有多年的企�(yè)�(wǎng)建設�(jīng)�,深刻了解企�(yè)�(wǎng)的特�,這對于高端路由器的開�(fā)與部署大有裨益�

  電信級的可靠性是運營商永恒的要求。思科的新型GSR引入了先進的冗余備份方案,例如交換矩陣�1�1”備�,接口板�1:N”備�,從而確保了�(wǎng)絡無中斷運行。其POS板采用APS自動保護切換方式,避免因為單點故障造成�(wǎng)絡癱�。在電信級IP�(wǎng)絡實際運行中,設備的�(diào)整是不可避免�。思科的所有接口板都具有熱插拔功能,因為有冗余備份方案,又采用快速電子開�,因此熱插拔不會造成�(shù)�(jù)包丟�。但是如果采用高速緩存的方式,就無法保證�(shù)�(jù)安全�(zhuǎn)�(fā),給維護工作帶來麻煩。例�,A接口板的包可能因為網(wǎng)絡擁塞放在B接口板上備份,一旦對B板進行熱插�,數(shù)�(jù)包就會出�(xiàn)丟失�

  操作系統(tǒng)是高端路由器的軟件核�,主要實�(xiàn)路由引擎功能。思科公司的IOS操作系統(tǒng)是經(jīng)過多年實際應用的成熟軟件,其面向服務供應商專用的12.1版中包含�(jīng)過測試的強韌的IP路由選擇實施方案,用于擴展大型IP骨干�(wǎng)。由于在電信�(wǎng)絡應用多�,該系統(tǒng)在穩(wěn)定性方面具有獨特的�(yōu)�,支持的路由�(xié)議也是最為全面的。更為重要的是,當網(wǎng)絡出�(xiàn)故障�,該系統(tǒng)的路由“學習”能力很�,可以在很短的時間內(nèi)建立的路由表,便于限度地縮短故障時間,恢復運營服�。由于在各種路由器中均采用了�(tǒng)一的IOS操作系統(tǒng),運營商的維護和培訓工作便得到大大簡�,降低了運營成本�

  其次,高端路由器要在保持高速率的基礎上,向�(yōu)化的體系�(fā)�,這樣才能夠保證數(shù)�(jù)在轉(zhuǎn)�(fā)過程中不會出�(xiàn)瓶頸。思科公司率先推出�10Gbps POS�,目前在各大電信運營商中已經(jīng)得到了廣泛應�,并開始著手開發(fā)40Gbps的板�。其的產(chǎn)品的交換容量可以擴展�320Gbps,從而適應網(wǎng)上數(shù)�(jù)海量擴展的需��

  新一代高端路由器引入了完全的分布式路由交換體系,能夠以千兆比特的速度提供�3層路由選擇功�。其交換矩陣采用快速的電子開關,這比高速緩存的方式具有不可比擬的優(yōu)勀因為對于后者來�,數(shù)�(jù)進出速度受到存取速度的影�,在低于10Gbps時還不明顯,一旦高�10Gbps處理起來便非常吃�,出�(xiàn)致命的延�。此�,在接口板和中央處理器之�,新一代高端路由器往往采用�10Gbps的通道,這樣便可以充分保證數(shù)�(jù)的線速轉(zhuǎn)�(fā)。而如果采�4�2.5Gbps通道拼接的方�,不僅降低了效率,而且還容易因為次序錯亂導致數(shù)�(jù)錯誤,例如在傳輸動態(tài)圖像時可能出�(xiàn)動作次序的滑稽現(xiàn)��

  在接口卡方面,如何處理小IP包是非常關鍵的一�(huán)。因為對于VoIP這樣�(shù)�(jù)量小、時延要求苛刻的應用來說,這一點極為重�。思科的接口卡采用�40字節(jié)吞吐量的設計,實�(xiàn)完全線速傳�,比一般的路由器的效率高出60%。由此避免了VoIP應用中因丟包而造成�(zhì)量下��

  再者,在新的階�,作為互�(lián)�(wǎng)的核心動力引�,電信運營商不僅對高端路由器的處理速度不斷提出新的要求,尤為重要的�,他們開始越來越關注其業(yè)務功能。運營商不僅需要構(gòu)建速度快的�(wǎng)�,更需要可盈利、利于開展業(yè)務的核心�(wǎng)。作為全球的互聯(lián)�(wǎng)設備供應�,思科公司在這一領域積累了豐富的�(jīng)�,一直引領著技�(shù)�(fā)展潮�。業(yè)務實�(xiàn)技�(shù)是高端路由器能否符合電信企業(yè)實際運營要求的關�,這既包括豐富的連接端口技�(shù),又包括對增值服務的支持功能。由于運營商的網(wǎng)絡基礎不�,應用場合也千差萬別,因此要求高端路由器有強大的適應性和靈活�。思科的高端路由器具有對各種速率線路卡的支持能力,從DS3直到10Gbps,并且支持快速以太網(wǎng)/千兆比以太網(wǎng)、動�(tài)分組傳輸、ATM等技�(shù)。它采用的高密度方案能夠集合大量�(yè)�,包括基于ATM的話音業(yè)�、DSL高速接入、專線集合和互聯(lián)�(wǎng)服務供應商集�;并可以應用在廣域網(wǎng)骨干、城域網(wǎng)骨干、城域網(wǎng)邊緣、園區(qū)�(wǎng)骨干等多種網(wǎng)絡環(huán)��

  此外,在增值業(yè)務方�,業(yè)務流量管理和VPN等功能的引入使服務供應商和企�(yè)可以增強其服務能�。特別值得一提的是,其MPLS功能在IP�(wǎng)絡上實現(xiàn)了面向連接的模�,使供應商在向IP演進過程中仍可支持傳統(tǒng)的業(yè)務,如幀中繼。網(wǎng)絡核心中的GSR可以充當MPLS節(jié)點,根據(jù)MPLS報頭中含的標簽處理數(shù)�(jù)�,部署在MPLS核心與IP、幀中繼或ATM�(wǎng)絡之間的�(wǎng)絡接口邊緣上的GSR,執(zhí)行增值功能。這種功能允許服務供應商部署基于IP�(xié)議的�(wǎng)�,并繼續(xù)支持基于幀的業(yè)�。另一個主要的MPLS特性是基于路由預留特性的�(yè)務量管理,這種特性允許服務供應商和企�(yè)�(wǎng)絡優(yōu)化其�(wǎng)絡中所有鏈路上的業(yè)務流。在用于企業(yè)�(wǎng)絡骨干時,思科的GSR支持的特性包括線速CoS實施、組播業(yè)務優(yōu)�、低時延企業(yè)話音�(yè)務等�

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