帧中继－第二章：帧中继技术及其应用

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<a name="1">一、概念</a>
        <p>帧中继(Frame Relay,FR)技术是在OSI第二层上用简化的方法传送和交换数据单元的一种技术。</p><p>帧中继技术是在分组技术充分发展，数字与光纤传输线路逐渐替代已有的模拟线路，用户终端日益智能化的条件下诞生并发展起来的。帧中继仅完成OSI物理层和链路层核心层的功能，将流量控制、纠错等留给智能终端去完成，简化了节点机之间协议；同时，帧中继采用虚电路技术，能充分利用网络资源，因而帧中继具有吞吐量高、时延低、适合突发性业务等特点。作为一种新的承载业务，帧中继具有很大的潜力，主要应用在广域网(WAN)中，支持多种数据型业务，如局域网(LAN)互连、计算机辅助设计(CAD)和计算机辅助制造(CAM)、文件传送、图象查询业务、图象监视等。</p><p>帧中继技术适用于以下三种情况： </p><blockquote><p>1、当用户需要数据通信，其带宽要求为64kbit/s~2Mbit/s，而参与通信的各方多于两个的时候使用帧中继是一种较好的解决方案。<br/>2、通信距离较长时，应优选帧中继。应为帧中继的高效性使用户可以享有较好的经济性。<br/>3、当数据业务量为突发性时，由于帧中继具有动态分配带宽的功能，选用帧中继可以有效地处理突发性数据。<br/></p></blockquote><p><a name="2"></a>　</p><p>二、帧中继业务 </p><p>帧中继业务是在用户--网络接口(UNI)之间提供用户信息流的双向传送，并保持原顺序不变的一种承载业务。用户信息流以帧为单位在网络内传送，用户--网络接口之间以虚电路进行连接，对用户信息流进行统计复用。</p><p>帧中继网络提供的业务有两种：永久虚电路和交换虚电路。目前已建成的帧中继网络大多只提供永久虚电路业务，对交换虚电路及有关用户可选业务的研究正在进行之中。</p><p><img height="306" alt="fr2_1.gif (4786 字节)" src="http://www.net130.com/Fsmanage/RoUpimages/2004514205817.gif" width="499" style="WIDTH: 499px; HEIGHT: 306px;"/>
        </p><p align="center">图2-1</p><p>帧中继业务的属性及其意义</p><table border="1" style="WIDTH: 490px; HEIGHT: 598px;"><tbody><tr><td>　</td><td><p align="center">信息传递属性</p></td><td><p align="center">值（含义）</p></td></tr><tr><td>1.</td><td>信息传递方式</td><td>帧</td></tr><tr><td>2.</td><td>信息传递速率</td><td>小于或等于用户信息接入通路的最大比特率和逻辑链路的吞吐量</td></tr><tr><td>3.</td><td>信息传递能力</td><td>不受限制</td></tr><tr><td>4.</td><td>结构</td><td>业务数据单元完整性</td></tr><tr><td>5.</td><td>通信的建立</td><td>即时/永久</td></tr><tr><td>6.</td><td>对称性</td><td>双向对称</td></tr><tr><td>7.</td><td>通信配置</td><td>点对点</td></tr><tr><td>　</td><td><p align="center">接入属性</p></td><td><p align="center">值（含义）</p></td></tr><tr><td>8.</td><td>接入通路</td><td>D.B或H</td></tr><tr><td>9.</td><td>接入协议</td><td>　</td></tr><tr><td>9.1</td><td>信令接入协议第1层</td><td>建议I.430或I.431 X.36</td></tr><tr><td>9.2</td><td>信令接入协议第2层</td><td>建议Q.921</td></tr><tr><td>9.3</td><td>信令接入协议第3层</td><td>建议Q.933</td></tr><tr><td>9.4</td><td>信令接入协议第1层</td><td>建议I.430或I.431 X.36</td></tr><tr><td>9.5</td><td>信令接入协议第2层核心功能</td><td>核心功能 建议Q.922</td></tr><tr><td>9.6</td><td>信令接入协议第2层数据链路控制</td><td>用户规定：为了与X.25和帧交换互通要求Q.922</td></tr><tr><td>　</td><td><p align="center">一般属性</p></td><td><p align="center">值（含义）</p></td></tr><tr><td>10.</td><td>提供的补充业务</td><td>待定</td></tr><tr><td>11.</td><td>服务质量</td><td>见X.144建议。注：拥塞管理将影响服务质量(QoS)(见建议I.370)</td></tr><tr><td>12.</td><td>互通可能性</td><td>见I.500系列建议</td></tr><tr><td>13.</td><td>运行与经营</td><td>待进一步研究</td></tr></tbody></table><p><br/><a name="3">三、帧交换业务</a>
        </p><p>帧交换承载业务的基本特征与帧中继业务相同，其全部控制平面的程序在逻辑上是与用户面相分离的，而且物理层用户面程序使用I.430/I.431建议，链路层用户平面程序使用I.441建议的核心功能，能够对用户信息流量进行统计复用，可以保证在两个S或T参考点之间双向传送的业务数据单元的顺序。</p><p>帧交换承载业务主要完成下列功能： </p><blockquote><p>1、提供帧的证实传送；<br/>2、对传输差错、格式差错和操作差错进行检测；<br/>3、对丢失的帧或重复的帧进行检测和恢复；<br/>4、提供流量控制。 </p></blockquote><p><a name="4"></a>　</p><p>四、帧中继的基本功能 </p><p>帧中继在OSI第二层以简化的方式传送数据，仅完成物理层和链路层核心层的功能，智能化的终端设备把数据发送到链路层，并封装在LAPD帧结构中，实施以帧为单位的信息传送。网络不进行纠错、重发、流量控制等。</p><p>帧不需要确认，就能够在每个交换机中直接通过，若网络检查出错误帧，直接将其丢弃；一些第二、三层的处理，如纠错、流量控制等，留给智能终端去处理，从而简化了节点机之间的处理过程。</p><p>帧中继承载业务有下列特点： </p><blockquote><p>1、全部控制平面的程序在逻辑上是分离的；<br/>2、第一层(物理层)的用户平面程序使用I.430/I.431建议，第二层(链路层)的用户平面程序使用Q.922建议的核心功能，能够对用户信息流量进行统计复用，并且可以保证在两个S或T参考点之间双向传送的业务数据单元的顺序。 </p></blockquote><p><img height="231" alt="fr2_2.gif (3809 字节)" src="http://www.net130.com/Fsmanage/RoUpimages/2004514205817.gif" width="455"/>
        </p><p align="center">图2-2</p><p><a name="5"></a>　</p><p>五、帧中继的带宽管理 </p><p>帧中继网络通过为用户分配带宽控制参数，对每条虚电路上传送的用户信息进行监视和控制，实施带宽管理，以合理地利用带宽资源。</p><p>1、虚电路带宽控制 </p><p>帧中继网络为每个用户分配三个带宽控制参数：Bc、Be和CIR。同时，每隔Tc时间间隔对虚电路上的数据流量进行监视和控制。Tc值是通过计算得到的，Tc=Bc/CIR。</p><p>CIR是网络与用户约定的用户信息传送速率。如果用户以小于等于CIR的速率传送信息，正常情况下，应保证这部分信息的传送。Bc是网络允许用户在Tc时间间隔传送的数据量，Bc是网络允许拥护在Tc时间间隔内传送的超过Bc的数据量。</p><p>2、网络容量配置 </p><p>在网络运行初期，网络运营部门为保证CIR范围内用户数据信息的传送，在提供可靠服务的基础上积累网管经验，使中继线容量等于经过该中继线的所有PVC的CIR之和，为用户提供充裕的数据带宽，以防止拥塞的发生。同时，还可以多提供一些CIR=0的虚电路业务，充分利用帧中继动态分配带宽资源的特点，降低拥护通信费用，以吸引更多用户。</p><p>随着用户数量的增加，在运营过程中，随着经验的积累，可逐步增加PVC数量，以保证网络资源的充分利用。同时，CIR=0的业务应尽量提供给那些利用空闲时间 (例如夜间)进行通信的用户，对要求较高的用户应尽量提供有一定CIR值的业务，以防止因发生阻塞而造成用户信息的丢失。</p><p><a name="6"></a>　</p><p>六、帧中继的国际标准<br/><br/>1、帧中继的历史 </p><p>1986年AT&amp;T首先在其关于ISDN的技术规范中提出帧中继业务；1988年国际电信联盟(原CCITT，现ITU-T)公布第一个有关帧中继业务框架的标准I.122;1989年美国国家标准委员会(ANSI)开始帧中继技术标准的研究工作；1990年帧中继产品生产厂家CISCO、DEC、NT和STRATACOM联合创建帧中继委员会；1991年帧中继委员会改名为帧中继论坛(FR FORUM)，并开始标准的制定工作，对产品的相关技术进行研究，以保证不同厂家产品的相互兼容；1992年ITU-T和ANSI有关帧中继各方面的标准相继出台，FR FORUM的成员也增加为多个，并公布有关帧中继用户--网络接口(UNI)和网络--网络接口(NNI)的协定；1993年FR FORUM的成员增加到100多个，公布了相应的帧中继标准系列；1994-1995年帧中继技术更加成熟，标准日趋完善。</p><p>综上所述，制定帧中继标准的国际组织主要有国际电信联盟(现ITU-T，原CCITT)、美国国家标准委员会(ANSI)和帧中继论坛(FR FORUM)，这三个组织目前已制定了一系列帧中继标准。</p><p>2、ITU-T标准 </p><blockquote><p>I.122 帧中继承载业务框架<br/>I.233 帧模式承载业务<br/>I.370 帧中继承载业务的拥塞管理<br/>I.372 帧中继承载业务的网络--网络间接口要求<br/>I.555 帧中继承载业务的互通<br/>I.655 帧中继网络管理<br/>Q.922 用于帧模式承载业务的ISDN数据链路层技术规范<br/>Q.933 1号数字用户信令(DSS1)帧模式基本呼叫控制的信令规范<br/>X.36 通过专线线路提供FRDTS的数据终端设备(DTE)和数据电路终接设备(DCE)的接口<br/>X.76 提供FRDTS的公用数据网网间接口<br/>X.144 国际帧中继PVC业务数据网络用户信息传送性能参数 </p></blockquote><p>2、ANSI标准 </p><blockquote><p>T1S1 结构框与业务描述<br/>T1.620 ISDN数据链路层信令规范<br/>T1.606 帧中继承载业务描述<br/>T1.617 帧中继承载业务的信令规范<br/>T1.618 用于帧中继承载业务的帧协议核心部分 </p></blockquote><p>3、帧中继论坛标准 </p><blockquote><p>FRF.1 用户--网络接口实施协定<br/>FRF.2 网络--网络接口实施协定<br/>FRF.3 多协议包封实施协定<br/>FRF.4 SVC用户--网络接口实施协定<br/>FRF.5 帧中继与ATM PVC网络互通实施协定<br/>FRF.6 帧中继业务用户网络管理实施协定<br/>FRF.7 帧中继PVC广播业务和协议描述实施协定<br/>FRF.8 帧中继与ATM业务互通实施协定 </p></blockquote>