[科普中国]-ATM边缘交换路由器

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标签交换路由器（LSR)是一台支持MPLS的路由器。它能够理解MPLS标签，并且 在数据链路上接收和传输带标签的报文.在MPLS网络中，存在以下3种类型的LSR:

入站LSR——入站LSR接收尚未打上标签的报文，在报文前端插入标签（或者标签栈）以后再将该报文发送到数据链路中去；2

出站LSR——出站LSR接收带标签的报文，在移除标签（或者多个标签）以后再 将该报文发送到数据链路中去。入站和出站LSR都是边缘LSR；

链路中LSR——链路中间LSR接收到带标签的报文后，对其进行操作，然后再将 该报文按正确的数据链路交换和发送出去。2

结构标签交换路由器（LSR)由两部分构件组成， 一部分是控制构件，另一部分是转发构件， 如图4.18所示。控制构件通过执行传统的路由协议（如OSPF、IS-IS、BGP-4)与其他路由器交换路由信息，以此创建并维护路由表。在路由表的基础上，控制构件通过LDP建立LSP, 创建并维护LSP对应的转发表。当报文到达时，转发构件通过搜索由控制构件维护的转发 表对报文做出路径选择。实际上，转发构件根据报文的输入端口和所携带的标签去检索转发表，并把报文交换到转发表中匹配项所指定的输出端口,同时以输出标签替换报文原来的标签值。3

控制构件和转发构件完全分离，使得两个构件可以独立地开发和修改。控制构件对转发构件的作用只是正确地维护报文转发表，而转发构件可以自由地选择转发算法。

在MPLS中，LSR根据报文所属的转发等价类（FEC)给报文分配一个固定长度的标签值。报文通过输入端口到达LSR的转发构件时，由转发构件根据报文携带的标签值和报文输入端口检索转发表，在转发表中查找唯一确定的匹配项。找到匹配项后，根据匹配项指定的输出端口和输出标签值转发报文，整个转发过程是以输出标签替代报文的输入标签，然后 把报文从输入端口交换到输出端口的过程。这个转发过程和帧中继、ATM等第二层交换过程 非常类似。3

功能由图1可以看出一个MPLS网络的核心结构组成为：LSR和LER。通过标签分发协议(LDP)在LER与LSR和LSR与LSR之间完成标签信息的分发。网络的路由信息来自于一些目前常用的路由协议，如：OSPF、BGP等，根据路由信息决定如何完成交换路径LSP的建立。当分组(IP包、帧中继或ATM信元)进入LER时，入口LER根据输入分组头查找路由表以确定通向目的地的ESP，把查找到的对应LSP的标签插入到分组头中(针对ATM—ISR就是VPI/VCI，然后将分组输出到标签标识的路径。4

特点基于ATM实现MPLS的LSR具有很多优点：

①只要将MPLS的标签通过某种方式封装于ATM的VPI/VCI域中，就可很容易地使用ATM的交换硬件。从实现的角度讲，ATM的交换硬件已经为MPLS在第二层交换部分作了充分的准备；4

②ATM硬件拥有强大的业务管理特性，可以通过某种软件或硬件与ATM控制软件作适当的关联从而使这些特性为MPLS所用。例如：ATM硬件排队调度技术使ATM可以提供多种业务。这种方式与MPKS的LDP协议中的CoS域有很好的对应关系。这样MPLS就可以很容易地通过LDP中的CoS域利用ATM的排队调度技术实现相应的功能。另外在MPLS域的边缘也可以使用与ATM相同的业务成型(Tmmc Shaping)和流量管理策略(TrafficPolicing)来实现排队调度功能；4

③ATM—LSR也要求在同一平台上支持多种业务。因此基于ATM实现MPLS可以减少用于提供多种业务所需的低层系统的数量，从而可能在同样的低层系统之上提供原ATM支持的业务及MPLS特有的业务；

④可以充分利用现有的ATM网络设备，从而保护了原有ATM网络设备的投资，这同时也是MPLS的经济优势所在。

使用MPLS可以实现从IP over ATM到IP overMPLS over ATM的简单过渡，甚至可以说虽然MPLS不是专门用于实现IP over ATM，但是它是实现IPover ATM的理想手段。

正是由于基于ATM实现MPLS有上述的诸多优点，所以基于ATM实现MPLS成为当前MPLS研究的重点之一。4

设计下面简要介绍一种实现ATM-LSR的方案。

基本组成从实现和实用化角度来考虑，将LSR划分成几个相对独立的单元，即：中心控制单元、交换单元、STM-1线路接口单元、以太网接入单元、时钟单元、背板单元和电源模块。该交换机的组成方框图如图3所示。4

中心控制单元中心控制单元是整个交换机的控制中心。网管中心及维护终端通过本单元对LSR进行管理和维护，各个业务单元的状态通过本单元进行汇总、上报，路由协议、CR-LDP、总路由表、转发信息库(FIB)等均基于该单元来实现。该单元主要由CPU模块、通信处理模块和路由及业务管理模块三部分组成。4

交换单元交换单元是本LSR的核心部分，它完成信元的端口交换，并为其它单元提供一些定时信号。交换单元可划分为交换矩阵、线路接口、定时和CPU接口四大模块。

如图4所示，交换矩阵在从线路接口模块收到数据后，完成端口交换，然后再由线路接口模块发送到背板。定时模块为本单元和其它单元板提供交换图4 交换单元示意图时钟。CPU接口完成对交换矩阵的初始化、监测等功能。

交换矩阵由两片先进的专用集成电路QSE构成。QSE是一个32×32端口的信元交换器件，每个数据端口为6位宽，包括四个数据位，一个信元起始信号(SE SOC)，一个应答信号(BP-ACK)。交换带宽为5G/s，多个QSE可组建从5～160Gb/s可伸缩的交换网络。4

STM-1接口单元STM一1接口单元是LSR的业务接口单元。它包含8个155．520Mbps速率的(STM-1、OC-3)光接口，具有自己独立的高性能嵌入式微处理器进行本单元的控制操作，并通过HDLC通道与中心控制单元进行各种信息交换。各光接口之间的交换通过交换单元来实现。其主要功能是完成光电转换、信元映射和定界、UPC/NPC、OAM及业务管理和流量控制等功能。该单元主要功能模块为：串/并转换模块、标签翻译及业务管理模块、OAM及UPC模块、SDH成帧及信元复分接模块、光电转换模块、微处理器控制模块。4

以太网接入单元本单元作为LSR的IP数据业务接入部分，由四个10M/100M自适应以太网接口和一个1000M以太网口构成，符合标准IEEES02．3x、IEEE802．3z以及标准草案IEEE802．3ab，并且具有流控功能。这五个以太网口间既可以相互独立，又可配置为本地交换。由于本单元的存在，使得ISR又具有了LER的功能。以太网接入单元的组成原理图如图5所示。4

背板单元背板单元主要完成交换单元板与各单元板之问的信号连接，并为各个业务单元提供电源(直流-48V)，同时完成时钟的选择以及为每个业务单元插槽分配板号。其中的信号线包括LVDS、系统复位控制、HDLC—BUS、系统时钟信号，以及交换单元、中心控制单元主备控制线等。关键技术是要求背板布线阻抗匹配以及合理的背板布局。4

时钟单元时钟单元主要完成LSR的网同步功能。工作方式有外钟、主钟和从钟模式，可以灵活适应各种网同步的要求。

电源模块LSR采用AC/DC和DC/DC两次分布式供电模式，其中AC/DC采用主备模式，均为175～245VAC输入，-48V输出。主备切换为智能方式：可主备同时供电，也可单独主模块供电。