由于寬帶應用的不斷涌現和消費者需求的不斷增長，運營商不得不加緊擴展網絡容量。若以這樣的速度發展，網絡的容量很快就會消耗殆盡。許多運營商采用增加交換機和路由器的辦法來滿足用戶需求，但這種方法的有效性還有待實踐來檢驗。其它的運營商則采用長途網的解決方案，建立每根光纖能夠傳輸80個OC-48（2.5Gb/s）通道的DWDM系統。這兩種解決方案需要的設備都要占據比較大的空間，但在端局內能為它們提供的空間都非常有限。
　　盡管目前業務量模式開始發生變化，以數據為核心的Internet業務已在世界范圍得到廣泛應用，但是對電路交換式業務的需求仍然會存在，并且會一直延續到未來。正是由于這些因素，運營商和系統設計師積極合作，希望開發一種可以不斷升級的系統結構，這種結構目前能夠提供幾個G比特的容量，而將來可以升級到幾個T比特。大家都知道，除了以更高的速率傳送信元和數據包之外，這些T比特級交換機和路由器還必須完成更多的功能。
　　同樣，下一代的傳送平臺也必須能夠有效地處理現有的主要邏輯層協議，包括ATM、ip、多協議標簽交換（MPLS）、千兆以太網和電路交換式時分復用（TDM）。倘若要在T比特速率下提供靈活性的服務就需要一種全新的系統結構，如采用高密度交換核心來管理巨大的業務流量，采用成百上千個線路卡來匯聚和處理各種類型的服務。
　　今天的OC-48交換機和路由器最多只能容納16個線路卡。要將幾百個傳統的OC-48、OC-192（10Gb/s）或者OC-768（40Gb/s）線路卡安裝在現有的網絡設備子系統（NEBS）即19英寸的標準機架上，簡直是不可能的。
　　這樣，支持線路速率達到幾個T比特的業務就需要一種全新的分組交換系統，它能夠支持分裝在多個機架上的幾百個線路卡，允許這些機架遠離交換核心設備。這是一個巨大的挑戰，但是使用新型的交換結構和叫作線路卡到交換機（LCS：line card to switch）的協議可以解決這個問題。
　　使用LCS協議，交換機和線路卡機架就可以在物理位置上分離，間距可以達到1000英尺。這些系統可以在不中斷服務的情況下進行升級，當容量從幾十個G擴展到幾十個T比特的時候，仍然可以保留運營商在線路卡機架上的投資。
　　為了利用LCS協議構建T比特路由器、ATM交換機和光交換機，還需要有一個四合一芯片組，包括一個調度處理器、一個交叉處理器、一個數據處理器和一個增強交叉型端口處理器。這些處理器協同工作形成一個能夠支持電信級混合業務網的交換平臺（見圖1）。
　　交換結構所支持的線路卡既能夠處理電路交換的TDM業務也能夠控制分組交換的數據業務，包括IP、PoS、ATM和幀中繼。目前，這些芯片組提供的端口線路速率可達OC-192、總容量可達320Gb/s。下一代芯片組能使總容量達到每秒幾個T比特。
　　目前的系統芯片組最多能夠支持32個端口，每個端口的速率可達10Gb/s。每個端口可以支持一個OC-192負荷，也可以支持4個OC-48負荷。采用單級、無緩存、無阻塞、虛擬輸出隊列的交換機簡化了系統硬件和軟件體系結構的實現，提供了可以預測的性能。利用LCS這種模塊化的設計方法，設計者能夠創建出多業務提供平臺（MSPP）和DWDM系統（見圖2）。
　　交換單元和線路卡之間的接口可以通過兩種方式實現。如果交換單元的端口和線路卡位于同一個電路板上，就可以使用電接口。如果交換單元和線路卡機架在物理位置上分開，就可以使用多模的垂直腔表面發射激光器（VCSEL）陣列。在后一種配置中，交換單元和線路卡之間的距離最遠可達1000英尺。
　　在操作中，LCS可以看作是一種使用流控協議的標簽交換，由于它的使用，設計者在開發硬件時也不再需要對交換核心的端口數有一個確切的了解。當數據由線路卡進入交換核心時，系統就會給它分配一個預先在交換核心和線路卡之間協商好的標簽。這個標簽指明了應該是交換核心的哪一個輸出端口、以怎樣的優先級接收此數據。 　　式來實現。數據在線路卡和交換核心之間以64字節（或76字節）信元的方式進行傳遞，每個信元攜帶一個8字節的LCS標頭。交換核心不對負荷進行處理，因此不對負荷的內容作出規定，它可以是可變長度的IP包、以太網幀或者幀中繼幀的一部分，也可以是一個完整的ATM信元。由于使用了這種靈活的處理方法，LCS在ATM交換機、幀中繼交換機、光交換機、IP交換機以及千兆以太網、TDM交叉連接和存儲區域網（SAN）中都非常有用。
　　為了能夠在T比特速率的帶寬上使服務獲得更大的彈性，需要在網絡核心、邊緣以及城域網使用全新的電信級交換機。這些交換機將使用能夠管理巨大業務量的高密度交換核心，還會包括幾百個用來匯聚和處理各種類型服務的線路卡。 　　使用LCS協議，系統提供商可以設計出多協議、集合式的T比特速率交換機和路由器，并且可以兼容未來使用大容量交換核心的設備。
　　在使用LCS協議和輔助芯片組的系統中，交換核心和線路卡機架之間的距離可達1000英尺，這將有效利用端局的有限空間。
　　由于LCS協議具有高度的靈活性，可以在不中斷業務的情況下對交換系統進行升級，系統容量可從幾十個G比特擴展到幾十個T比特，而原有設備還可以繼續使用，從而有效地保護了對現有技術的投資。
譯自《Lightwave》2001.4期《New architecture for terabit-rate switches and routers》