思科CRS-1开启一个新的通信时代

　　思科系统公司为开发这款产品投入了4年时间、5亿美元和500名工程师。没有人认为通信行业的未来是可以轻松开创的。

　　对于思科而言，通信行业的未来就是思科运营商路由系统(CRS-1)——该公司有史以来开展的最雄心勃勃的项目。但是努力的结果让思科感到非常满意。CRS-1是一个具有前所未有的功能和先进性的系统，可以为信息时代的基础设施提供支持。它可以帮助客户成功地从电话时代过渡到互联网时代。

　　“每个运营商都告诉我们，他们希望转而采用一个基于IP的融合式分组基础设施”，CRS-1的设计者Tony Bates表示。他同时也是思科的副总裁兼思科运营商核心、多服务事业部总经理，“这并不是思科灵机一动想出来的技术，而是我们的客户——全球主要的电信公司——迫切需要的技术。他们并不担心开发一个这样的设备所需要解决的技术难题。他们将这些挑战留给了我们。”

　　CRS-1是思科从零开始度身定做的一款新型路由器系统，它能够将所有语音、视频和数据流量整合到同一个基于互联网协议(IP)技术的网络基础设施中。CRS-1可以提供大型电信公司希望从他们的电话系统获得的、坚固的可靠性，以及互联网通信所带来的革命性功能。所有这些都被整合到一个比以往任何路由器都更加强大、更加便于扩展和更加智能的设备中。

　　CRS-1传输信息的速度比行业中的任何其他路由器都快四倍以上，而且通过扩展，带宽容量可能会比其他路由器高100倍以上。它可以提供远远超出以前的标准的功能和控制。利用这些强大的能力，CRS-1将能够在未来10到15年内领导电信行业向基于IP的通信的转变。

　　毫无疑问，开发CRS-1需要思科充分地利用它作为IP网络设备市场的领导者、在过去20年中积累的所有经验。

　　“这是一个只能依靠思科自己的经验和传统进行开发的产品”，Bates指出。

　　开发CRS-1的想法出现在dot.com泡沫破灭之前。当时人们认为互联网将以每年十倍的速度迅速增长。思科的高层管理人员希望Bates能提出基本原则和设计参数，来开发一款具有足够的功能、扩展能力、可靠性和灵活性，能够适应互联网给电信网络带来的巨大变革的新型路由器。尽管现在的形势已经与当时大不相同，但是这些公司仍然面临着很多挑战：电话服务收入不断减少，维护多个传统网络的难度和费用不断增加，技术的迅速发展，以及互联网的迅猛增长。

　　尽管从20世纪90年代末以来增速有所放缓，但是互联网仍然在不断扩展。同时，个人和企业需要更多的带宽来运行新的通信应用，例如桌面电话会议、IP电话和远程存储等。不久之后，比今天的DSL和有线电缆调制解调器快10倍的连接速度将成为必须达到的标准。

　　2000年初，在Bates用90天时间制定了CRS-1的基本原则之后，他启动了这个项目，并组建了他的团队。这个项目集中了思科的最优秀、最聪明的人才。当然，Bates对引领互联网的发展并不感到陌生。在1996年加入思科之前，他协助建立了欧洲第一个泛大陆IP网络，并且率先推动了Internet MCI 的发展。Internet MCI 是世界上第一批互联网商业机构之一。

　　CRS-1是一项国际合作的结晶，共有500人的开发团队的成员来自于全球多个国家，包括以色列、加拿大、英国、印度、苏格兰，以及美国的几十个城市。

　　Dan Lenoski是Bates在这个项目中的重要助手。他是CRS-1项目的工程副总裁。Lenoski曾经在Silicon Graphics、Sun Microsystems 和Tandem参加过全球功能最强大的计算机的开发工作，并已经在电子工程领域从业23年，因而给这个项目带来了宝贵的经验。Lenoski的经验在指导这样一个在很多领域都突破了现有技术极限的项目方面发挥了极为重要的作用。

　　“Dan非常清楚开发一个如此复杂的设备所需要的投入”，CRS-1的首席软件设计师David Ward表示，“他完成了很多如此大规模的项目，因而他知道怎样在工程师的希望和将所有模块汇总到一起的需求之间保持平衡。”

　　当然，在项目进行期间，CRS-1团队必须就如何对这个新型网络设备进行创新制定数百个决策。但是，一个理念始终引导着整个项目。

　　“我们希望让CRS-1的每个方面都达到极限”，Bates表示。

　　这种不受限制、自由创新的权力促使CRS-1团队在设计路由器的过程中创造了业界的很多纪录。最重要的是，他们将CRS-1开发为一个系统，而不是一个独立的路由器。与普通的路由器不同， CRS-1是一个高度分散的、模块化的设备。它的基本模块是一个能够每秒处理12万亿比特数据的机箱。但是，通过无缝地添加其他机箱，整个系统的容量最高可以达到92万亿比特。利用这种能力，单个CRS-1系统就可以为美国的每个家庭提供一个每秒850千比特的连接，在4.6秒内传输完毕美国国会图书馆的所有藏书，或者在一瞬间连接30亿个电话呼叫。这样的能力使得在互联网上实现清晰的视频和音频效果就像拿起电话一样简便。

　　CRS-1的特点在于，这样的扩展并不会导致管理复杂性的提高。所有互联的机箱都作为一个统一的设备运行，共享相同的操作系统、计算资源和其他管理功能。另外， CRS-1的分布式架构在不同的微处理器之间分配它的计算能力和功能，从而使得整个系统的任何一个部分都不会构成一个瓶颈。CRS-1的模块性提供了很高的适应性和灵活性，让网络管理人员可以逐步添加新的组件，以“按需付费”的方式扩展容量和功能。

　　“我们所奉行的理念是，让系统一旦投入使用，就可以运行很多年——无论期间进行多少次重新配置、升级或者改进”，Lenoski表示，“这是传统电信公司一直以来所希望的贝尔电话系统模式;极度可靠、持久的设备。您在十年或者更长的时间里都不需要将其关闭。”

　　CRS-1的灵活性在很大程度上来自于它的创新的“微内核”操作系统。这个名为IOS XR的新操作系统是思科从20年前推出IOS以来，首次开发出一个新的操作系统。IOS XR建立在一个将操作系统分解成不同的组件或者模块的软件架构的基础上。这些组件或模块分布在路由器系统中，分别运行内存管理、应用支持和系统数据库等功能。这意味着即使在某个流程的一部分因为故障而中断的情况下，CRS-1仍然可以继续运行。而且，微内核设计意味着网络操作人员可以在不关闭设备的情况下，升级或者维护设备的某个部分，并且能够同时运行多项功能或者应用，而不需要担心某个应用是否会影响其他应用的性能。

　　思科在开发CRS-1的过程中采用的没有限制的方法也在半导体技术领域产生了一些突破性的成果。在思科为CRS-1设计的8款芯片中，最值得关注的可能是硅分组处理器(SPP)。它负责执行路由器在引导网络通信分组过程中的多项决策功能。通过与芯片制造合作伙伴IBM的合作，思科设计出了全球最先进的定制芯片，其中包含了188个并行工作的32位处理器。一个大型CRS-1包括数百个这样的SPP，从而使得该设备成为了一个真正的路由超级计算机。

　　“当我们首次与不同的人士谈到这个路由系统的并行芯片设计时，他们都会问我们：‘你们要同时运行16或者32个处理器?’我们的回答是：‘不，我们要同时运行将近200个处理器’”，Lenoski表示，“这让很多人大吃一惊。”

　　当然，客户的这种反应正是思科所希望的。思科在这方面并没有冒险。思科在设计CRS-1的过程中，一直保持着与主要电信公司的密切交流，从他们那里获得重要的建议。现在，CRS-1的确成为了他们一直以来所希望的路由器。

　　CRS-1将让运营商可以自信地将他们的所有现有的语音、视频和数据通信基础设施移植到一个统一的分组基础设施上，从而大幅度降低资本开支和运营成本。同时，CRS-1将带来比我们今天所看到的多得多的应用，尤其是需要大量带宽的视频或者图形应用。

　　通过这段与最先进的技术打交道的难忘经历，Bates及其团队都表示，开发CRS-1是他们在自己的职业生涯中迄今为止遇到的最严峻的挑战。他们在谈到这个话题时，常常用到“惊人”、“可怕”等字眼。

　　“这就像是攀登珠穆朗玛峰”，Bates表示，“这是一项长期的、艰苦的努力。我需要像向导一样，帮助人们不停前进，指明方向，以及保持他们的士气。坦白的说，对于这样一个存在很多技术障碍的长期项目来说，人们很可能会感到筋疲力尽。但是我们终于坚持到了最后，实现了我们的目标。”

　　现在，CRS-1团队希望他们所开发的产品不仅可以满足今天的需要，还可以适应下一代网络的要求。

　　“在这个项目刚刚开始时，我的儿子只有1岁半”，Bates表示，“为了激励整个团队，我告诉他们我希望在他开始使用互联网之前完成CRS-1的开发工作。从某种意义上说，我们是在为每个人的下一代开发这个CRS-1。思科相信，这款路由器将帮助电信公司实践他们的发展多媒体通信的承诺。这意味着未来将会出现很多我们现在无法想象的、多种多样的视频、音频和图形应用。与今天的电话一样，我们不需要考虑网络能否处理某种特殊的通信方式。它应当始终能够有效地为各种通信方式提供支持。我们的下一代正在随着互联网的发展而逐渐成长，CRS-1将帮助他们充分地发挥互联网的作用。”

　　Charles Waltner是一位住在加州奥克兰的自由记者。