Сама по себе "маршрутизировались коммутатором"
У меня вон стоят коммутаторы L2 (даже не L2+), и они распрекрасно себе умеют VLAN, причём и port-based, и MAC-based. Единственно чего, связанного с VLAN, они не умеют, так это держать несколько IP адресов внутреннего интерфейса в разных VLAN, только один IP, доступный либо из одного указанного VLAN, либо из вообще любого. Они даже GVRP умеют без

Типа одноядрный коммутатор CRS518-16XS-2XQ-RM справится лучше?
На мой взгляд тут l3 будет лишним.
Кстати, а вы l3 коммутатор соединяете с роутером trunk или access?