Báo cáo thử việc tìm hiểu phần cứng router lõi t1600i

Chức năng định tuyến của T1600 Cơ cấu định tuyến điều khiển toàn bộ các quá trình giao thức định tuyến cũng như các quá trình phần mềm điều khiển các giao tiếp của router, các thành phần

I Tổng quát về Router lõi T1600

Là một hệ thống định tuyến hoàn chỉnh cung cấp các giao thức Giga Ethernet, SDH/SONET cũng như các giao thức tốc độ cao cho những mạng có quy mô lớn và các ứng dụng mạng được hỗ trợ bởi các nhà cung cấp các dịch vụ Internet Node định tuyến T1600 có thể cung cấp chuyển mạch lên tới 800 Gbps song công và 1600 Gbps bán song công

Node định tuyến T1600 gồm có 2 thành phần cấu trúc chính :

• Cơ cấu định tuyến : Cung cấp các dịch vụ định tuyến lớp 3 và quản lý mạng

• Cơ cấu chuyển tiếp gói : Cung cấp chuyển mạch gói lớp 2 & 3, dò tìm định tuyến, và chuyển tiếp gói

Cơ cấu định tuyến và cơ cấu chuyển tiếp gói thực hiện các nhiệm vụ một cách độc lập, mặc dù chúng vẫn thường xuyên liên lạc thông qua các đường liên kết 100Mbps

1 Chức năng định tuyến của T1600

Cơ cấu định tuyến điều khiển toàn bộ các quá trình giao thức định tuyến cũng như các quá trình phần mềm điều khiển các giao tiếp của router, các thành phần khung máy, điều khiển hệ thống và sự truy nhập của user vào router

Cơ cấu định tuyến bao gồm các đặc điểm và chức năng sau :

• Xử lý giao thức định tuyến gói

• Chức năng hóa Internet theo chiều sâu

• Quản lý lưu trữ và thay đổi

• Giám sát hiệu quả và linh động

Cơ cấu định tuyến xây dựng và bảo dưỡng 1 hay nhiều bảng định tuyến Từ các bảng định tuyến, cơ cấu định tuyến có được bảng các tuyến tích cực – gọi là bảng chuyển tiếp, sau đó bảng này được sao chép qua cơ chế chuyển tiếp gói Sự thiết kế

của IC chuyên biệt ASICs cho phép bảng chuyển tiếp trong cơ chế chuyển tiếp được update mà không ngắt quãng chuyển tiếp.

2 Chức năng chuyển tiếp gói của T1600

Cơ cấu chuyển tiếp gói cung cấp chuyển mạch lớp 2&3, chuyển tiếp và chức năng dò tìm tuyến Router lõi T1600 cung cấp lên tới 800 Gbps chuyển mạch song công và 1600 Gbps chuyển mạch bán song công

3 Dòng dữ liệu qua T1600

Hình 1: Dòng dữ liệu qua T1600

 Các gói đến giao tiếp vào của PIC

 PIC chuyển các gói đến FPC, các IC chuyên biệt xử lý gói lớp 2&3 thực hiện phân tách gói thành các cell 64 byte

 Giao tiếp chuyển mạch ASIC tách ‘route lookup key‘, đặt nó trong 1 thông báo và chuyển thông báo này tới bộ xử lý Internet T-series Giao tiếp chuyển mạch ASIC đồng thời cũng chuyển các cell dữ liệu tới giao tiếp hàng đợi và bộ nhớ ASIC cho việc đệm

 Giao tiếp hàng đợi và bộ nhớ ASIC chuyển các cell dữ liệu tới bộ nhớ cho việc đệm.

 Bộ xử lý Internet T-series thực hiện dò tìm tuyến và chuyển tiếp thông báo tới giao tiếp hàng đợi và bộ nhớ ASIC

 Giao tiếp hàng đợi và bộ nhớ ASIC gửi thông báo tới giao tiếp chuyển mạch ASIC đối diện với lưới chuyển mạch, ngoại trừ trường hợp đích nằm trên cùng cơ chế chuyển tiếp gói Trong trường hợp này, thông báo được gởi ngược lại giao tiếp chuyển mạch ASIC đói diện với port ngõ ra,

và các gói được gởi tới port ngõ ra mà không qua lưới chuyển mạch

 Giao tiếp chuyển mạch ASIC gởi yêu cầu về băng thông qua lưới chuyển mạch tới cổng đích Giao tiếp chuyển mạch ASIC cũng phát yêu cầu đọc tới giao tiếp hàng đợi và bộ nhớ ASIC để bắt đầu đọc các cell dữ liệu ra từ

 Giao tiếp chuyển mạch ASIC đích nhận cell từ lưới chuyển mạch Nó trích ‘route lookup key’ từ mỗi cell, đặt nó trong 1 thông báo, bao gồm cả thông tin next-hop, và chuyển tiếp thông báo này tới bộ xử lý Internet T-series

 Bộ xử lý Internet T-series thực hiện tra bảng định tuyến, và chuyển tiếp thông báo tới giao tiếp hàng đợi và bộ nhớ ASIC

 Giao tiếp hàng đợi và bộ nhớ ASIC chuyển tiếp thông báo, bao gồm cả thông tin next-hop, tới giao tiếp chuyển mạch ASIC

 Giao tiếp chuyển mạch ASIC gởi yêu cầu đọc tới giao tiếp hàng đợi và bộ nhớ ASIC để đọc dữ liệu ra từ bộ nhớ, và chuyển các cell tới IC chuyên biệt xử lý gói lớp 2&3 ASIC

 ASIC xử lý gói lớp 2&3 tập hợp các cell lại thành các gói, cộng thêm đóng gói lớp 2, và gởi các gói tới giao tiếp ra PIC

 PIC ngõ ra gởi các gói vào trong mạng.

II Tổng quan phần cứng của T1600

Router lõi T1600 được thiết kế sao cho không có điểm lỗi đơn nào có thể gây

hư hỏng toàn bộ hệ thống Các thành phần chính sau đây được thiết kế theo cấu trúc dự phòng :

 Các bảng giao tiếp chuyển mạch – SIBs

Hình 2: Cấu trúc mặt trước Node định tuyến T1600

Hình 3 : Cấu trúc mặt sau T1600

Khung máy là 1 cấu trúc kim loại dài vững chắc, chứa tất cả các thành phần khác của Router Khung máy bao gồm các thành phần sau :

 Bản cố định mặt trước để gắn vào giá 4 trụ đỡ

 Bệ bắt máy kim loại trung tâm để gắn vào giá cố định trung tâm

 Các bộ phận điều khiển ở mỗi phía để điều chỉnh vị trí của Router trên giá đỡ

 Hai điểm xả tĩnh điện ESD, 1 trước và 1 sau

2 Mặt phẳng giữa

Hình 4: Mặt phẳng giữa

Mặt phẳng giữa đảm nhận các chức năng chính sau :

 Đường dữ liệu : Các gói dữ liệu được truyền qua mặt phẳng giữa từ cơ cấu chuyển tiếp trên FPC khởi tạo tới SIBs, và từ SIBs qua mặt phẳng giữa tới

cơ cấu chuyển tiếp gói trên FPC đích

 Phân phối công suất : nguồn cung cấp điện được nối với mặt phẳng giữa,

từ đây điện sẽ được phân phối tới tất cả các thành phần của Router

 Đường tín hiệu : mặt phẳng giữa cung cấp các đường tín hiệu tới FPCs, SIBs, cơ cấu định tuyến, CB, và các thành phần khác để giám sát và điều khiển hệ thống.

3 FPC (Flexible PIC Concentrator)

FPCs bao gồm tất cả các card giao tiếp vật lý PICs kết nối T1600 với các môi trường mạng Chức năng chính của FPC là kết nối các PIC được cài đặt trong nó tới các thành phần khác của T1600 Có thể cài đặt 8 FPC theo chiều dọc ở mặt trước của Router Các khe của FPC được đánh số từ FPC0 tới FPC7, trái qua phải

Xác định loại FPC : kiểm tra nhãn ở mặt ngoài để xác định FPC Đối với các FPC không có nhãn ở mặt ngoài, kiểm tra vị trí của nút ‘PIC’s offline’ và cách PIC được cố định vào FPC

Hình 5: Các biên của FPC

Hiện tại đài ĐHCMLT đang sử dụng hai FPCs cho Router lõi T1600 là : T640 – FPC3 – ES và T1600 – FPC4

Hình 7 : T1600-FPC4

4 Card giao tiếp vật lý – PIC

PICs cung cấp kết nối vật lý tới nhiều loại môi trường mạng, nhận các gói tới từ mạng và truyền các gói ra vào mạng Trong suốt quá trình này, mỗi PIC thực hiện đóng khung và báo hiệu với tốc độ đường dây cho loại môi trường của nó Trước khi truyền gói dữ liệu ra, PIC đóng gói các gói nhận được từ FPCs Mỗi PIC được trang bị một ASIC thực hiện chức năng điều khiển cụ thể tới môi trường của PIC đó

PICs được sử dụng tại đài ĐHCMLT:

 STM-64 SONET XFP

 STM-16/OC-48 SONET SFP

4.1 STM-64/OC-92 SONET XFP PIC

Hình 8: STM-64/OC-92 SONET XFP (4 cổng bên phải, 1 cổng bên trái)

Các đặc tính:

 Chỉ hỗ trợ single mode

 Khoảng cách truyền dẫn: 10km với SR-1, 40km với IR-2 và 80km với LR-2

 Bước sóng bộ phát: 1330nm với SR-1, 1530nm-1565nm với IR-2 và LR-2

1290nm- Loại thu phát: XFP

 Hỗ trợ dồn kênh, phân kênh

 ‘Rate policing’ ngõ vào

 ‘Rate shaping’ ngõ ra

 Đệm gói, phân tách dữ liệu lớp 2

 Tạo khung SDH/SONET

 Tái định tuyến nhanh MPLS

 Các phương thức đóng gói dữ liệu: HDLC, Frame relay, PPP…

4.2 STM-16/OC-48 SONET SFP PIC

Hình 9: STM-16/OC-48 SONET SFP

Các đặc tính:

 ‘Rate policing’ ngõ vào

 ‘Rate shaping’ ngõ ra

 Đệm gói, phân tách dữ liệu lớp 2

 Tạo khung SDH/SONET

 Tái định tuyến nhanh MPLS

 Các phương thức đóng gói: HDLC, Frame relay, PPP…

 Chỉ hỗ trợ single mode

 Khoảng cách truyền dẫn: 2km với SR-1, 15km với IR-2, và 80km với LR-2

 Bước sóng bộ phát: 1226nm-1360nm với SR-1, 1260nm-1360nm với IR-2, và 1500nm-1580nm với LR-2

5 Hệ thống quản lý cáp

Hệ thống quản lý cáp bao gồm một hàng 9 ống nhựa bán nguyệt, được định vị ở mặt trước của Router, phía dưới khung FPC Có thể kéo hệ thống quản lý cáp lên và ra ngoài để khóa nó ở vị trí bảo dưỡng Điều này cho phép truy nhập vào khay quạt dưới

và bộ lọc không khí mặt trước

Hình 6: Hệ thông quản lý cáp

6 Bảng giao tiếp chuyển mạch – SIB

SIB tạo nên lưới chuyển mạch cho Router lõi T1600 Mỗi Router T1600 có 5 SIBs tại trung tâm mặt sau của khung máy từ khe SIB0 cho tới SIB4 Một trong 5 SIBs đóng vai trò backup cho 4 cái còn lại Nếu 1 SIB bị lỗi, backup SIB sẽ được tích cực, và lưu lượng chuyển tiếp tiếp tục mà không bị ảnh hưởng Khi SIB lỗi được thay thế, nó trở thành backup mới

Hình 7: T1600 – SIB

Mỗi T1600 – SIB bao gồm:

 Lưới chuyển mạch ASICs

 Các liên kết tốc độ cao tới mỗi FPC

 Nút online/offline ở vị trí mặt của SIB

 3 leds: Active, Ok, và Fail thể hiện trạng thái của SIB

Bảng 1: T1600 – SIB Leds

7 Hệ thống con chính của T1600

Hệ thống con chính cung cấp chức năng định tuyến và quản lý hệ thống của Router Chúng ta có thể cài đặt 1 hoặc 2 hệ thống con chính trên 1 router Nó bao gồm một cơ chế định tuyến và một bảng điều khiển liền kề Để hoạt động, mỗi hệ thống đóng vai trò như một đơn vị, cơ cấu định tuyến đòi hỏi bảng điều khiển tương ứng và ngược lại

Mỗi hệ thống con chính có 3 leds tại phía trên bên phải của giao tiếp thủ công, thể hiện trạng thái của nó Ngoài ra, còn có các leds trên mỗi cơ cấu định tuyến và bảng điều khiển

7.1 Mô tả cơ cấu định tuyến của T1600

Các quá trình phần mềm chạy trong cơ chế định tuyến bảo dưỡng bảng định tuyến, quản lý giao thức định tuyến, điều khiển các giao tiếp của T1600, điều khiển một số thành phần khung, và cung cấp giao tiếp cho việc quản lý hệ thống và sự truy nhập của user vào Router

Có thể cài đặt 1 hoặc 2 cơ cấu định tuyến trong Router Cơ cấu định tuyến được cài đặt ở phần trên của mặt sau của khung máy ở các khe RE0 và RE1 Mỗi cơ cấu định tuyến đòi hỏi một board điều khiển được cài đặt ở khe kế cận RE0 cài bên dưới CB0, RE1 cài bên trên CB1 Cơ cấu định tuyến sẽ không khởi động nếu không có sự xuất hiện của board điều khiển ở khe kế cận

Nếu hai cơ cấu định tuyến được cài đặt, một đóng vai trò là master và cái còn lại đóng vai trò backup Nếu cơ cấu định tuyến chủ bị lỗi hay bị gỡ bỏ và cơ cấu dự phòng được cấu hình thích hợp, nó sẽ giành lấy quyền làm chủ

Cổng để kết nối cơ cấu định tuyến với các thiết bị quản lý bên ngoài được định vị trên CIP.

Nếu hai cơ cấu định tuyến được cài đặt, cả hai phải có cùng mô hình phần cứng

- EEPROM: Lưu trữ chuỗi số của RE.

- Các giao tiếp quản lý truy nhập của các thiết bị ngoại vi.

7.2 Mô tả bảng điều khiển T1600

Khung T1600 hỗ trợ lên tới hai bảng điều khiển Cơ cấu định tuyến đòi hỏi một bảng điều khiển kế cận để cung cấp chức năng điều khiển và giám sát cho Router lõi T1600 Các chức năng này bao gồm: quyết định quyền chủ tớ của cơ cấu định tuyến,

điều khiển nguồn, và reset đối với các thành phần khác của T1600, giám sát và điều khiển tốc độ quạt, và giám sát trạng thái hệ thống.

Hình 8: T-CB

Bảng 3: Trạng thái Led của T-CB

8 SCGs – Sonet Clock Generators

Cung cấp tín hiệu đồng hồ ‘Stratum 3’ 19.44 Mhz cho các giao tiếp SDH/SONET trên router SCGs được cài đặt phía trên mặt sau của khung ở các khe SCG0 và SCG1

Hình 9: SCG

Mỗi SCG gồm:

 Đồng hồ ‘Stratum 3’ 19.44 Mhz

 FPGA: thực hiện ghép các nguồn đồng hồ

 3 Leds: Ok, Fail, và Master, được định vị tại mặt của SCG, hiển thị trạng thái của SCG

 Nút SCG offline/online, định vị tại mặt của SCG

 Hai ngõ vào của xung ngoại (không hỗ trợ)

Bảng 4: SCG’s leds

OK Xanh lá Sáng SCG online và hoạt động bình thường

MASTER Xanh dương Sáng SCG đóng vai trò Master

9 Giao tiếp thủ công của T1600

Giao tiếp thủ công cho phép ta quan sát trạng thái và thông tin khắc phục sự cố nhanh chóng và có thể thực thi các chức năng điều khiển hệ thống Giao tiếp thủ công được cài đặt ở mặt trước của Router lõi T1600, và phía trên FPCs

Mặt phía trước của giao tiếp thủ công gồm có:

 LCD hiển thị 4 dòng cùng với 6 nút điều hướng

 Đèn LED cảnh báo nhỏ màu vàng, cảnh báo lớn màu đỏ và nút ACO/LT

 Nút online/offline cho mỗi FPC để có thể điều khiển FPC offline cũng như online

 Các đèn LED: Master, OK, and Fail của các hệ thống con chính

 Các đèn LED: OK and Fail của SIB

 Các đèn LED: OK và Fail của các quạt

Hình 10: Mặt trước của giao tiếp thủ công

9.1 Nút ACO/LT

Cảnh báo khẩn cấp – chỉ ra tình trạng khẩn cấp có thể khiến cho router dừng hoạt động Nguyên nhân có thể: gỡ bỏ các thành phần, hư hỏng hay quá nhiệt

Vàng Sáng đều Cảnh báo – một cảnh báo bảo dưỡng

hay sự tăng nhiệt độ

-Ngưng hoạt động của led đỏ và vàng Khi nhấn nút và giữ sẽ làm cho tất cả các led trên giao tiếp thủ công đều sáng nhằm mục đích test hệ thống

9.2 LCD và nút điều hướng

LCD hoạt động ở hai mode: Idle và alarm

ACO/L

T

 Idle Mode

Hình 11: LCD ở Idle mode

LCD hiển thị các thông tin sau:

- Dòng đầu tiên: tên Router

- Dòng 2: thời gian mà Router đã chạy theo định dạng sau: Up days + hours:minutes

- Dòng 3 và 4: tin nhắn về trạng thái, được thay đổi sau mỗi 2s Để thay đổi tin nhắn mặc định sau mỗi 2s, sử dụng “set chassis display message” trong CLI

9.3 Các Led của hệ thống con chính

Mỗi hệ thống con chính có 3 led ở góc trên bên phải của giao tiếp thủ công, thể hiện trạng thái của nó Led HOST0 – chỉ ra trạng thái của cơ cấu định tuyến ở khe RE0

và CB ở khe CB0 Led HOST1 – chỉ ra trạng thái của RE ở khe RE1 và CB ở khe CB1

Bảng 5: Led của các hệ thống con chính

Nhãn Màu sắc Trạng thái Miêu tả

CIP bao gồm các đầu kết nối Ethernet, Console, và đầu kết nối bổ sung cho cơ cấu định tuyến và các liên kết với rơle cảnh báo Điểm xả tĩnh điện trước được định vị gần đáy của CIP CIP được định vị phía bên trái của khung card FPC.

Hình 13: CIP

10.1 Các cổng của cơ chế định tuyến

CIP có hai tập các cổng dùng để kết nối cơ cấu định tuyến với các thiết bị quản lý bên ngoài Tập phía trên, được đánh nhãn là HOST0, kết nối với cơ cấu định tuyến ở khe RE0, và tập phía dưới, đánh nhãn là HOST1, kết nối với cơ cấu định tuyến ở khe RE1.Từ các thiết bị quản lý bên ngoài này, chúng ta có thể sử dụng CLI để cấu hình Router

Mỗi tập sẽ bao gồm các cổng sau:

 Ethernet:

Kết nối cơ cấu định tuyến thông qua kết nối Ethernet tới mạng quản lý nội bộ LAN cho việc quản lý ngoài băng Cổng sử dụng đầu nối RJ-45 để hỗ trợ cả kết nối 10 và 100 Mbps Hai led nhỏ ở biên trái của cổng này chỉ ra kết nối đang được sử dụng: led màu vàng cho kết nối 10 Mbps, và led màu xanh cho kết nối

100 Mbps

 Console:

Kết nối cơ cấu định tuyến tới hệ thống console thông qua 1 cáp nối tiếp 232.

RS- Cổng bổ sung:

Kết nối cơ cấu định tuyến tới laptop, moderm hoặc các thiết bị bổ trợ khác thông qua 1 cáp nối tiếp RS-232

10.2 Các liên kết với Rơle cảnh báo

CIP có hai liên kết với Rơle cảnh báo để kết nối router với các thiết bị cảnh báo bên ngoài Khi nào điều kiện hệ thống kích hoạt đèn cảnh báo màu đỏ hoặc màu vàng trên giao tiếp thủ công, kết nối với Rơle cảnh báo khi đó cũng sẽ được tích cực Kết nối với Rơle cảnh báo được định vị phía dưới các cổng cơ chế định tuyến

Mỗi bộ cung cấp nguồn được làm mát bằng hệ thống làm mát nội của chính nó Router T1600 hỗ trợ các bộ cung cấp nguồn sau:

• Nguồn cung cấp 3 ngõ vào 240 Ampe DC

• Nguồn cung cấp 4 ngõ vào 240 Ampe DC

11.1 Nguồn cung cấp DC 3 ngõ vào 240 A

Mỗi nguồn cung cấp DC 3 ngõ vào nặng gần 11.3 kg và bao gồm 3 ngõ vào, 3

CB 80A, 1 quạt, và các led để quan sát trạng thái của bộ cung cấp nguồn

Hình 14: Nguồn cung cấp DC 3 ngõ vào 240A

3 ngõ vào được đánh nhãn là Input 0, Input 1 và Input 2 từ trên xuống dưới Mỗi ngõ vào cung cấp -48 VDC cùng với 1 CB 80A Khóa mode ngõ vào cho phép chúng ta lựa chọn số ngõ vào: 2 hoặc 3 T1600 yêu cầu mode 3 ngõ vào

Khi router T1600 hoạt động bình thường và cả hai nguồn cung cấp đều tích cực, việc chia sẻ tải giữa chúng sẽ xảy ra một cách tự động Khi 1 nguồn cung cấp lỗi hoặc

bị tắt, nguồn còn lại sẽ ngay lập tức gánh vác toàn bộ tải điện của hệ thống

Bảng 6: Dung sai lỗi trong mode 3 ngõ vào

Ngõ vào 0 Nếu ngõ vào 1 lỗi, ngõ vào 0, 1, 2 và nguồn cung cấp bị tắt Nguồn

còn lại sẽ gánh toàn bộ tải điện cho cả 3 ngõ vào

Ngõ vào 1 Nếu ngõ vào 1 lỗi, ngõ vào 0 không bị ảnh hưởng, ngõ vào 1, 2 bị tắt

Nguồn cung cấp còn lại sẽ gánh tải điện của ngõ vào 1 và 2Ngõ vào 2 Nếu ngõ vào 2 lỗi, ngõ vào 0 không bị ảnh hưởng, ngõ vào 1, 2 bị tắt

Nguồn cung cấp còn lại sẽ gánh tải điện của ngõ vào 1 và 2

11.1.1 Led của nguồn cung cấp 3 ngõ vào

Các led ở mặt trước của mỗi nguồn cung cấp chỉ ra trạng thái của nó Ngoài ra, một lỗi của nguồn cung cấp sẽ kích hoạt đèn cảnh báo màu đỏ trên giao tiếp thủ công