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CR19000集群路由器关键技术解析

【发布时间:2020-12-09】

一、引言

新兴技术领域,5G、物联网、AR/VR使接入终端类型变得多种多样,终端数量也呈现指数级增加。4K & 8K视频、人工智能、云计算、大数据、区块链等新一代信息产业的迅速兴起带来网络流量激增。终端数量的增加和业务流量的增长对网络带宽、时延提出更高要求。

当前国内电信运营商数据业务发展的趋势是骨干网流量保持快速增长,时延不断降低;移动互联网流量迅猛增长,流量比例不断提升,互联网流量逐步向IDC汇聚;云互联服务急剧增长。这些趋势也推动骨干网向更加稳定可靠,超宽承载应对数据洪流,按需部署、网络随需而动的方向发展。

二、骨干网重器——集群路由器CR19000

从1997年推出中国自主知识产权的较早的企业级路由器到现在,H3C路由器产品线经过20多年的持续的研发投入和技术创新历程,目前已经形成了业界最全的路由器产品线。2007年H3C发布了较早的自主研发的高端路由器,预示着H3C成为世界上少数拥有高端路由器产品和技术的厂商之一。2017年在Navigate领航者峰会上正式发布了业界首款云化集群路由器CR19000。

CR19000集群路由器提供了业界最高密度的100G以太网接口,支持12框集群,最多可以扩展至72框集群,这使得CR19000成为当前全球同类产品中的佼佼者。而像Cable背板、芯片出光、智能风扇微模块等创新的硬件架构,使得CR19000在面对未来网络的应用发展可以游刃有余。

集群技术——无限扩展升级

集群路由器是电信运营商进行IP骨干网扩容时最有效的解决方案。相比于提高单台设备的容量或者改变网络结构方式,集群路由器可以在不中断业务、不改变网络架构的前提下,更便捷地满足业务高速增长、网络性能及容量提升的需求。

CR19000集群路由器支持3+12集群单机、背靠背集群,是业界首家推出T级3+12集群系统,最大可以扩展至72框集群,使得CR19000成为当前全球同类产品中的佼佼者,可支持千万家庭同时在线观看4K视频。

CR19000支持多种集群模式,可以支持背靠背、2+6、3+12等多种集群规格,最大支持12框级联,未来可以继续升级扩展至72框。

背靠背集群

CR19000-20背靠背集群系统

背靠背系统由两台线卡框组成,分别称为主框与从框。

缺省情况下,框ID为1的线卡框为主框,主框集中管理系统的所有设备。主框的主用主控板为背靠背系统的主用主控板,主框和从框的所有部件(包括单板、电源、风扇)都向主用主控板注册。

缺省情况下,框ID 为2 的线卡框为从框,从框的主控板功能尽量简化,除作为管理通道外,也支持必要的调试诊断功能。

背靠背系统的主用主控板和系统的备用主控板均在主框上,主框和从框可通过命令行或事件触发主备倒换。主框和从框功能的划分,提高了整个系统的可靠性和可管理性。

多框集群

CR19000-20 2+6集群系统

N+M集群,是有N台交换框与M台线卡框构成的集群。

交换框是独立的硬件设备,无业务口。交换框采用专门的交换矩阵卡来完成矩阵交换;交换框和线卡框之间的连接区分控制通道和数据通道,分别完成集群系统控制平面跨框连接和数据平面跨框交换。线卡框是普通的单框产品设备,通过增加集群交换网板,来完成与交换框的数据通道连接。对于跨框流量交换,用户流量在线卡框的业务板上被切分成可变大小的信元,通过源线卡框上的交换网板、交换框上的交换网板、目的线卡框上的交换网板最终到达目的业务线卡,业务线卡再将信元重组为报文。

芯片出光——一枚硬件上的舞蹈

CR19000具备超高的转发性能,尤其是多框集群时,对集群级联网板的性能提出了非常高的要求,CR19000的集群级联板卡可以提供10T以上的转发能力,传统方式已经远远不能提供这种需求,按照传统的方式,以100G接口举例,需要每一块集群级联板卡提供100个以上的100G以太网接口,这样的端口密度,对设备的规划、部署、维护提出了非常大的考验。

CR19000创新的采用了芯片出光技术,将高速硅光集成到芯片中,实现了电信号到光信号的跨越式发展,在一枚一元硬币的面积上,可以提供高达300G的转发能力,性能是目前业界水平的3倍,相对于业界主流的集群级联接口,可以降低60%的功耗,减少70%的集群框间光纤连接数量,提升性能的同时极大的降低了设备的部署和维护工作量。

Cable背板——一粒米内藏世界,连接器上定乾坤

CR19000目前支持18端口100G端口的板卡,后续可以平滑升级到8T的能力,这对设备的扩展性提出了很高的要求,传统的路由器采用PCB的方式,在高速信号传输、信号串扰上已经无法满足要求,CR19000采用的Cable技术,可以将高速信号的质量提升7倍,整机容量提升100%。

CR19000的Cable背板具备高性能和高扩展能力,Cable背板有上千根的Serdes线缆,这就对CR19000上交换网板和业务板卡的连接器提出了非常高的要求。CR19000的连接器上,在不足0.0006平米的面积上,可以传递上T级的流量,需要连接上百根的Cable线缆,而每根线缆的连接,都是在借助高倍放大镜的情况下完成,是CR19000最为精密的部分,堪称CR19000上的米雕工艺。

SR/SRv6能力——适配多样化业务需求

CR19000是面向云时代的智能路由平台,提供领先的SR/SRv6能力,帮助用户实现从mpls向SR/SRv6的平滑演进。面对5G及云时代的业务多样化需求,满足业务快速开通、端到端的布放和个性化承载,提升用户体验。

面向SDN设计——开放网络架构,灵活调用资源

CR19000采用面向SDN的构架设计,全面支持SDN技术,提供多种北向协议接口与外部系统相连,使设备可以与SDN控制器进行全方位的交互,便于客户可以根据自己的应用需求精准控制的网络资源,极大提升客户网络的运行效率。

网络设备层:

主要由路由器组成,完成业务的接入及高速转发。提供业务承载能力并提供北向接口接受控制层控制,提供网络信息和业务流量信息给控制层便于监控和管理网络。

管理控制层:

SNA系统作为方案架构的核心部件,实现方案的网络自动化、流量智能调度、智能化运维等关键能力。SNA系统主要由SNACenter、SeerEngine(控制器)、SeerAnalyzer(分析器)组成。

SNACenter作为SNA架构中的编排层,负责系统管理编排。包括控制器与分析器的统一界面编排、硬件资源管理、分析策略与管理控制策略交互等能力。SNACenter对外提供统一的北向接口,并支持跨场景业务编排能力。

SeerEngine(控制器)提供运维、管控、可视等方面的能力。控制器提供南向接口完成设备的管理控制能力与基础的运维能力。

SeerAnalyzer(分析器)提供智能分析能力,通过结合大数据、AI等工具手段进行全网信息收集(包括网络流量、质量、关联事件及告警信息等),进行数据钻取及挖掘,向用户呈现网络中最核心的价值元素,协助用户进行IT决策,辅助业务转型;另一方面智能网络应具备灵活简单的意图执行能力,尽可能屏蔽或抽象网络基础设施(如接入链路、设备形态等),提供虚拟化网元及网络服务。根据业务、网络运行状况,提供简单的图形化操作界面及入口,简化用户网络运维难度。

管理编排层:

根据客户和业务的不同会完成不同功能。不同场景可以是第三方集成编排器,也可以是用户完成编排器开发。

直通式风道——高效散热,环保节能

传统设备采用Z型、U型、L型和C型风道设计,在每一个转弯处都存在风力下降情况,风速损耗较大,散热效率低,已经无法满足高性能设备对散热的需求。

CR19000采用直通式风道和微模块设计来满足对散热的诉求。直通式风道采用直进直出的散热方式,可以保障风量和风速几乎无损失,散热效率高,确保设备内的关键器件的散热。微模块设计,CR19000一共采用33个独立的风扇单元,可以保障风道无盲区,并且每个风扇单元都可以根据设备的功耗情况进行智能调速,有效的降低设备的能耗。相对于传统设备,CR19000可以降低50%的设备功耗。

三、新华三CR19000较佳实践

2019年,新华三集群路由器CR19000-20通过中国移动、中国联通、中国电信集采测试,并成功中标电信核心路由器标段,首次集采入围即应用于中国电信城域网核心关键业务场景,已在广东等省电信部署应用。同时CR19000落地江苏广电、广东广电、浙江华通、山东广电,证明新华三已具备IP数据通信业界最高技术水平,其高可靠性满足运营商市场电信级品质要求,具备参与运营商最高价值领域的IP数据通信建设。

l 较佳实践---江苏广电IP骨干网

江苏广电IP骨干网承载全省的互动电视、大客户专网、IP数据、宽带业务等各类业务,骨干网的核心路由器与各地市的边缘路由器互联,需学习全网路由器,因此核心路由器需要具备高性能、大表项、高可靠性、高可用性。

新华三助力江苏广电完成IP骨干网核心路由器二平面建设,CR19000支持集群技术,为骨干网提供了高性能、高可靠性,提供丰富的路由策略及QOS策略,保障不同种类业务的服务质量。

较佳实践---广州有线IP城域网

广州有线IP城域网承载全市40万互动视频、宽带用户及大量政企VPN业务,流量规模大。城域网核心路由器上联省干网核心路由器、IDC,下联全市数十个分前端机房汇聚路由器以及BRAS设备,完成各类业务流量的南北向转发,同时通过MPLS VPN对各类业务实现逻辑隔离。

城域网扩容采用2台CR19000-20,支持对原有万兆网络升级为100G网络,满足未来4K/VR/AR、5G等新业务对高带宽需求;CR19000支持SDN和SR/SRv6,可支撑城域网和省干网未来全网实现SDN集中化的业务智能调度,部署SR/SRv6简化并优化现网的MPLS VPN业务。

较佳实践---上海有孚出口路由器

上海有孚网络股份有限公司创立于2001年,是国内领先的企业级云计算运营商,有孚网络主营业务是为全国中大型客户提供丰富的云计算数据中心服务。数据中心的出口对于提供IDC服务的质量起着重要作用。有孚网络的IDC出口具有业务种类多、流量大且多出口,与电信、联通、移动、教育、长宽等多家运营商互联,并且引入全网路由等特点。出口设备还需配合流量清洗设备完成清洗和监控,因此出口位置对出口路由器的性能要求非常高。

目前有孚网络出口采用一对H3C的CR19000设备作为出口路由器,单槽位提供1.2T的转发能力,满足IDC对高性能及扩展的需求;提供千万级路由表项,轻松应对路由重载场景;支持丰富的路由特性和路由策略,配合流量清洗设备,完成流量的牵引。

CR19000集群路由器不仅广泛服务于运营商的骨干节点、运营商城域网核心节点,在百度、搜狐、奇虎360等互联网企业,北京政务外网、南京政务外网、浙江等政府部门、医疗、电力、教育等行业的大型数据中心互联节点、出口核心位置均有广泛应用。

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