ATM邊緣交換路由器

ATM邊緣交換路由器又稱標籤交換路由器（LSR）是實現MPLS控制和轉發組件的設備。LSR基於數據包中封裝的標籤值來轉發數據包。LSR也能轉發本徵的第3層數據包。

LSR可以是支持MPLS的路由器或者是支持MPLS的ATM交換機，它們使用標籤來轉發數據流。基於數據包的LSR能夠輕易地給傳統的路由器載入帶有MPLS特性的IOS映像 而建立起來。ATM型的MPLS LSR可以使用帶有集成MPLS軟體的ATM交換機，或者通過 ATM交換機使用外部的LSC來增加MPLS功能特性而建立起來。在標籤交換中最基本的一 步是LSR對其用來轉發數據流的標籤要達成一致。它們通過使用標籤分配協定，或使用對 PIM、BGP、RSVP或CR-LDP的擴展來達成一致。

基本介紹

• 中文名：ATM邊緣交換路由器
• 外文名：（LSR）
• 又稱：標籤交換路由器

分類

標籤交換路由器（LSR)是一台支持MPLS的路由器。它能夠理解MPLS標籤，並且 在數據鏈路上接收和傳輸帶標籤的報文.在MPLS網路中，存在以下3種類型的LSR:

入站LSR——入站LSR接收尚未打上標籤的報文，在報文前端插入標籤（或者標籤棧）以後再將該報文傳送到數據鏈路中去；

出站LSR——出站LSR接收帶標籤的報文，在移除標籤（或者多個標籤）以後再 將該報文傳送到數據鏈路中去。入站和出站LSR都是邊緣LSR；

鏈路中LSR——鏈路中間LSR接收到帶標籤的報文後，對其進行操作，然後再將 該報文按正確的數據鏈路交換和傳送出去。

結構

標籤交換路由器（LSR)由兩部分構件組成， 一部分是控制構件，另一部分是轉發構件， 如圖4.18所示。控制構件通過執行傳統的路由協定（如OSPF、IS-IS、BGP-4)與其他路由器交換路由信息，以此創建並維護路由表。在路由表的基礎上，控制構件通過LDP建立LSP, 創建並維護LSP對應的轉發表。當報文到達時，轉發構件通過搜尋由控制構件維護的轉發 表對報文做出路徑選擇。實際上，轉發構件根據報文的輸入連線埠和所攜帶的標籤去檢索轉發表，並把報文交換到轉發表中匹配項所指定的輸出連線埠,同時以輸出標籤替換報文原來的標籤值。

控制構件和轉發構件完全分離，使得兩個構件可以獨立地開發和修改。控制構件對轉發構件的作用只是正確地維護報文轉發表，而轉發構件可以自由地選擇轉發算法。

在MPLS中，LSR根據報文所屬的轉發等價類（FEC)給報文分配一個固定長度的標籤值。報文通過輸入連線埠到達LSR的轉發構件時，由轉發構件根據報文攜帶的標籤值和報文輸入連線埠檢索轉發表，在轉發表中查找唯一確定的匹配項。找到匹配項後，根據匹配項指定的輸出連線埠和輸出標籤值轉發報文，整個轉發過程是以輸出標籤替代報文的輸入標籤，然後 把報文從輸入連線埠交換到輸出連線埠的過程。這個轉發過程和幀中繼、ATM等第二層交換過程 非常類似。

功能

由圖1可以看出一個MPLS網路的核心結構組成為：LSR和LER。通過標籤分發協定(LDP)在LER與LSR和LSR與LSR之間完成標籤信息的分發。網路的路由信息來自於一些目前常用的路由協定，如：OSPF、BGP等，根據路由信息決定如何完成交換路徑LSP的建立。當分組(IP包、幀中繼或ATM信元)進入LER時，入口LER根據輸入分組頭查找路由表以確定通向目的地的ESP，把查找到的對應LSP的標籤插入到分組頭中(針對ATM—ISR就是VPI/VCI，然後將分組輸出到標籤標識的路徑。

特點

基於ATM實現MPLS的LSR具有很多優點：

①只要將MPLS的標籤通過某種方式封裝於ATM的VPI/VCI域中，就可很容易地使用ATM的交換硬體。從實現的角度講，ATM的交換硬體已經為MPLS在第二層交換部分作了充分的準備；

②ATM硬體擁有強大的業務管理特性，可以通過某種軟體或硬體與ATM控制軟體作適當的關聯從而使這些特性為MPLS所用。例如：ATM硬體排隊調度技術使ATM可以提供多種業務。這種方式與MPKS的LDP協定中的CoS域有很好的對應關係。這樣MPLS就可以很容易地通過LDP中的CoS域利用ATM的排隊調度技術實現相應的功能。另外在MPLS域的邊緣也可以使用與ATM相同的業務成型(Tmmc Shaping)和流量管理策略(TrafficPolicing)來實現排隊調度功能；

③ATM—LSR也要求在同一平台上支持多種業務。因此基於ATM實現MPLS可以減少用於提供多種業務所需的低層系統的數量，從而可能在同樣的低層系統之上提供原ATM支持的業務及MPLS特有的業務；

④可以充分利用現有的ATM網路設備，從而保護了原有ATM網路設備的投資，這同時也是MPLS的經濟優勢所在。

使用MPLS可以實現從IP over ATM到IP overMPLS over ATM的簡單過渡，甚至可以說雖然MPLS不是專門用於實現IP over ATM，但是它是實現IPover ATM的理想手段。

正是由於基於ATM實現MPLS有上述的諸多優點，所以基於ATM實現MPLS成為當前MPLS研究的重點之一。

設計

下面簡要介紹一種實現ATM-LSR的方案。

基本組成

從實現和實用化角度來考慮，將LSR劃分成幾個相對獨立的單元，即：中心控制單元、交換單元、STM-1線路接口單元、乙太網接入單元、時鐘單元、背板單元和電源模組。該交換機的組成方框圖如圖3所示。

中心控制單元

中心控制單元是整個交換機的控制中心。網管中心及維護終端通過本單元對LSR進行管理和維護，各個業務單元的狀態通過本單元進行匯總、上報，路由協定、CR-LDP、總路由表、轉發信息庫(FIB)等均基於該單元來實現。該單元主要由CPU模組、通信處理模組和路由及業務管理模組三部分組成。

交換單元

交換單元是本LSR的核心部分，它完成信元的連線埠交換，並為其它單元提供一些定時信號。交換單元可劃分為交換矩陣、線路接口、定時和CPU接口四大模組。

如圖4所示，交換矩陣在從線路接口模組收到數據後，完成連線埠交換，然後再由線路接口模組傳送到背板。定時模組為本單元和其它單元板提供交換圖4 交換單元示意圖時鐘。CPU接口完成對交換矩陣的初始化、監測等功能。

交換矩陣由兩片先進的專用積體電路QSE構成。QSE是一個32×32連線埠的信元交換器件，每個數據連線埠為6位寬，包括四個數據位，一個信元起始信號(SE SOC)，一個應答信號(BP-ACK)。交換頻寬為5G/s，多個QSE可組建從5～160Gb/s可伸縮的交換網路。

STM-1接口單元

STM一1接口單元是LSR的業務接口單元。它包含8個155．520Mbps速率的(STM-1、OC-3)光接口，具有自己獨立的高性能嵌入式微處理器進行本單元的控制操作，並通過HDLC通道與中心控制單元進行各種信息交換。各光接口之間的交換通過交換單元來實現。其主要功能是完成光電轉換、信元映射和定界、UPC/NPC、OAM及業務管理和流量控制等功能。該單元主要功能模組為：串/並轉換模組、標籤翻譯及業務管理模組、OAM及UPC模組、SDH成幀及信元復分接模組、光電轉換模組、微處理器控制模組。

乙太網接入單元

本單元作為LSR的IP數據業務接入部分，由四個10M/100M自適應乙太網接口和一個1000M乙太網口構成，符合標準IEEES02．3x、IEEE802．3z以及標準草案IEEE802．3ab，並且具有流控功能。這五個乙太網口間既可以相互獨立，又可配置為本地交換。由於本單元的存在，使得ISR又具有了LER的功能。乙太網接入單元的組成原理圖如圖5所示。

背板單元

背板單元主要完成交換單元板與各單元板之問的信號連線，並為各個業務單元提供電源(直流-48V)，同時完成時鐘的選擇以及為每個業務單元插槽分配板號。其中的信號線包括LVDS、系統復位控制、HDLC—BUS、系統時鐘信號，以及交換單元、中心控制單元主備控制線等。關鍵技術是要求背板布線阻抗匹配以及合理的背板布局。

時鐘單元

時鐘單元主要完成LSR的網同步功能。工作方式有外鐘、主鐘和從鐘模式，可以靈活適應各種網同步的要求。

電源模組

LSR採用AC/DC和DC/DC兩次分散式供電模式，其中AC/DC採用主備模式，均為175～245VAC輸入，-48V輸出。主備切換為智慧型方式：可主備同時供電，也可單獨主模組供電。