幀中繼網(wǎng)與X25

1、幀中繼網(wǎng)幀中繼技術(shù)的發(fā)展背景 20世紀(jì)80年代以來，數(shù)字通信、光纖通信以及計(jì)算機(jī)技術(shù)取得了飛速的發(fā)展，計(jì)算機(jī)等終端的智能化和處理能力不斷提高，使得終端系統(tǒng)完全有能力完成原來由分組網(wǎng)絡(luò)所完成的功能。例如，終端系統(tǒng)可以進(jìn)行差錯(cuò)糾正等。此外，分布在不同地域的局域網(wǎng)(LAN)之間的互連成為實(shí)際的需要。針對(duì)這些問題以及高性能光纖傳輸媒體的大量使用的事實(shí)，提出了新的快速分組傳輸處理技術(shù)幀中繼(FR)。 幀中繼設(shè)計(jì)思想非常簡單，將X.25協(xié)議規(guī)定的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和用戶設(shè)備之間每段鏈路上的數(shù)據(jù)差錯(cuò)重傳控制推到網(wǎng)絡(luò)邊緣的終端來執(zhí)行，網(wǎng)絡(luò)只進(jìn)行差錯(cuò)檢查，從而簡化了節(jié)點(diǎn)機(jī)之間的處理過程。FR網(wǎng)絡(luò)的組成網(wǎng)橋網(wǎng)

2、橋FRSFRSFRSFRSNTU/DTURouterRouter幀中繼網(wǎng)幀中繼網(wǎng)Router用戶用戶-網(wǎng)絡(luò)接口網(wǎng)絡(luò)接口HostBridgeFRS：幀中繼交換機(jī)：幀中繼交換機(jī)UNIUNIUNIUNIUNI圖圖5-1 幀中繼網(wǎng)的組成示意圖幀中繼網(wǎng)的組成示意圖FR網(wǎng)中的設(shè)備分類 FR網(wǎng)交換設(shè)備FRS Frame Relay Switch； 屬于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供者設(shè)備； 如幀中繼交換機(jī)、具有幀中繼接口的分組交換機(jī)和其它 復(fù)用設(shè)備等。 FR網(wǎng)接入設(shè)備FRAD Frame Relay Access Device； 屬于用戶設(shè)備； 具有幀中繼接口的任何類型的接入設(shè)備，如主機(jī)、橋接 器、路由器等。幀中繼的幀格式（

3、一） 幀中繼的幀結(jié)構(gòu)是由ITU-T Q.922建議的，也稱為Q.922 HDLC幀。它與HDLC幀的格式類似，主要區(qū)別是沒有控制字段，而且它使用擴(kuò)充尋址字段，以實(shí)現(xiàn)鏈路層復(fù)用和“共路信令”，如圖5-2所示。圖圖5-2 幀中繼的幀格式幀中繼的幀格式幀中繼的幀格式（二）幀中繼的幀由4個(gè)字段組成：標(biāo)志字段F、地址字段A、信息字段I和幀校驗(yàn)序列字段FCS。各字段內(nèi)容及作用如下：(1) 標(biāo)志字段F：一個(gè)字節(jié)，是一個(gè)特殊的比特組01111110，它的作用是標(biāo)志一幀的開始和結(jié)束。(2) 信息字段I：用來裝載用戶數(shù)據(jù)，長度14096個(gè)字節(jié)可變（取決于FCS的檢驗(yàn)?zāi)芰Γ?，具體實(shí)現(xiàn)的最大長度可由各廠家決定。(3)

4、 幀校驗(yàn)序列FCS：16 bit，用以檢測(cè)數(shù)據(jù)傳輸過程中的差錯(cuò)。幀中繼的幀格式（三）(4) 地址段A：一般為2個(gè)字節(jié)，也可擴(kuò)展為34個(gè)字節(jié)，其內(nèi)容包括： DLCI數(shù)據(jù)鏈路連接標(biāo)識(shí)符。幀中繼采用虛電路方式來傳送數(shù)據(jù)幀，幀中繼的每一個(gè)幀沿著各自的虛電路在網(wǎng)絡(luò)中傳送。為此每個(gè)幀必須攜帶一個(gè)叫做數(shù)據(jù)鏈路標(biāo)識(shí)符(DLCI)的“虛電路號(hào)”來標(biāo)識(shí)每個(gè)幀的通信地址。 C/R命令/響應(yīng)位，與高層應(yīng)用有關(guān)，幀中繼本身并不使用。 EAB地址擴(kuò)展表示，可擴(kuò)展到3或4個(gè)字節(jié)。EAB0，表示下一字節(jié)仍然是地址字節(jié)；EAB1，表示地址字段到此為止。 幀中繼的幀格式（四） FECN正向阻塞顯式通知，F(xiàn)ECN1，可能有正向阻塞

5、而延遲。 BECN反向阻塞顯式通知，BECN1，可能有反向阻塞而延遲。 DE幀丟棄許可指示，用戶終端根據(jù)FECN和BECN的指示，使用DE來告訴網(wǎng)絡(luò)，若網(wǎng)絡(luò)發(fā)生阻塞，可優(yōu)先傳送(DE0)那些對(duì)時(shí)延敏感的幀，丟棄(DE1)那些次要的幀。 幀中繼的幀結(jié)構(gòu)和HDLC幀有兩點(diǎn)重要的不同：一是幀不帶序號(hào)，其原因是幀中繼不要求接收證實(shí)，也就沒有鏈路層的糾錯(cuò)和流量控制功能；二是沒有監(jiān)視(S)幀，因?yàn)閹欣^的控制信令使用專用通道(DLCI=0)傳送。協(xié)議結(jié)構(gòu)（一）圖圖5-3 幀中繼的協(xié)議結(jié)構(gòu)幀中繼的協(xié)議結(jié)構(gòu)l幀中繼的協(xié)議結(jié)構(gòu)如圖幀中繼的協(xié)議結(jié)構(gòu)如圖5-3所示。智能終端把數(shù)據(jù)送到所示。智能終端把數(shù)據(jù)送到 鏈路層

6、，封裝在幀結(jié)構(gòu)中，實(shí)施以幀為單位的信息傳鏈路層，封裝在幀結(jié)構(gòu)中，實(shí)施以幀為單位的信息傳 送。幀不需要第三層的處理，能在交換機(jī)中直接通過。送。幀不需要第三層的處理，能在交換機(jī)中直接通過。協(xié)議結(jié)構(gòu)（二）一些第三層的處理功能，如流量控制等留給智能終端去處理。對(duì)第二層，幀中繼只完成數(shù)據(jù)鏈路層的Q.922核心層功能: 幀定界、定位和透明傳送； 利用幀頭的地址字段進(jìn)行幀復(fù)用和分用； 檢驗(yàn)傳輸幀不超長、不過短； 檢驗(yàn)傳輸幀在“0”插入前/“0”刪除后是否為8 bit的整數(shù)倍； 幀傳輸差錯(cuò)檢測(cè)，但不糾錯(cuò)，若有錯(cuò)，則丟棄； 對(duì)網(wǎng)絡(luò)擁塞進(jìn)行控制。幀中繼提供的虛電路服務(wù) 對(duì)于SVC，一次虛電路交換要經(jīng)歷建立連接、數(shù)

7、據(jù)傳輸、拆除連接三個(gè)階段。 對(duì)于PVC，服務(wù)提供者為用戶預(yù)先分配好了虛電路號(hào)(DLCI)，用戶可直接使用DLCI進(jìn)行通信，無需動(dòng)態(tài)分配和清除虛電路號(hào)，即無需建立與拆除，用戶使用如同專用的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)電路一樣。 幀中繼所提供的虛電路就好像在兩個(gè)端用戶間有一條直通的專用電路，用戶看不見幀中繼網(wǎng)絡(luò)中的幀中繼交換機(jī)。幀中繼網(wǎng)幀中繼交換機(jī)路由器局域網(wǎng)局域網(wǎng)虛電路路由器幀中繼網(wǎng)路由器局域網(wǎng)局域網(wǎng)虛電路路由器虛電路像一條專用電路用戶看不見幀中繼網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的幀中繼交換機(jī)幀中繼網(wǎng)和X.25網(wǎng)的比較（一）幀中繼是在X.25基礎(chǔ)上，簡化了差錯(cuò)控制(包括檢測(cè)、重傳和確認(rèn))、流量控制和路由選擇功能，而形成的一種快速分組交換技術(shù)。

8、幀中繼網(wǎng)和X.25網(wǎng)都是面向連接的分組交換網(wǎng)，而且?guī)拈L度也都是可變的。但是，兩者有以下主要區(qū)別：(1) 從層次上看，X.25網(wǎng)和幀中繼網(wǎng)的端到端傳輸情況不相同，如圖5-4所示。X.25網(wǎng)的各結(jié)點(diǎn)有網(wǎng)絡(luò)層，端到端確認(rèn)由第四層(運(yùn)輸層)進(jìn)行，而幀中繼不僅各結(jié)點(diǎn)沒有網(wǎng)絡(luò)層，而且數(shù)據(jù)鏈路層也只有X.25網(wǎng)的一部分功能，端到端確認(rèn)由第二層(數(shù)據(jù)鏈路層)進(jìn)行。 幀中繼網(wǎng)和X.25網(wǎng)的比較（二）圖圖5-4 從層次上比較從層次上比較X.25網(wǎng)和幀中繼網(wǎng)網(wǎng)和幀中繼網(wǎng) (a) X.25網(wǎng)；網(wǎng)；(b) 幀中繼網(wǎng)幀中繼網(wǎng)幀中繼網(wǎng)和X.25網(wǎng)的比較（三）(2)從源站到目的站傳送一幀信息時(shí)，在X.25網(wǎng)和幀中繼網(wǎng)的各鏈

9、路上所要傳送的信息不一樣。對(duì)X.25網(wǎng)，每個(gè)結(jié)點(diǎn)在收到一幀后都要發(fā)回確認(rèn)幀，而且目的站在收到一幀后發(fā)回端到端的確認(rèn)時(shí)，也要逐站進(jìn)行確認(rèn)，如圖5-5(a)所示。而幀中繼由于它的中間結(jié)點(diǎn)只轉(zhuǎn)發(fā)幀，不發(fā)確認(rèn)幀，即中間結(jié)點(diǎn)沒有逐段的鏈路控制能力，所以，只有在目的端收到一幀后，才向源站發(fā)回端到端的確認(rèn)，如圖5-5(b)所示。因此，在幀中繼方式下，是不需要網(wǎng)絡(luò)層的。圖圖5-5 X.25網(wǎng)和幀中繼網(wǎng)所傳送的信息對(duì)比網(wǎng)和幀中繼網(wǎng)所傳送的信息對(duì)比(a) X.25網(wǎng)的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式；網(wǎng)的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式；(b) 幀中繼方式幀中繼方式幀中繼網(wǎng)和X.25網(wǎng)的比較（四）幀中繼網(wǎng)和X.25網(wǎng)的比較（五）(3)X.25網(wǎng)由網(wǎng)絡(luò)層

10、提供面向連接的服務(wù)，包括永久虛電路和交換虛電路，而幀中繼網(wǎng)由數(shù)據(jù)鏈路層提供面向連接的服務(wù)，且只支持永久虛電路。在數(shù)據(jù)鏈路層保持網(wǎng)絡(luò)入口處和出口處所傳輸?shù)膸捻樞颍ＷC不交付重復(fù)幀，且?guī)膩G失率很小。(4)在X.25網(wǎng)中，各結(jié)點(diǎn)都要對(duì)用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行檢錯(cuò)和糾錯(cuò)，在數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層設(shè)置流量控制，而幀中繼網(wǎng)的差錯(cuò)控制和流量控制主要由高層協(xié)議完成。X.25網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)層設(shè)置路由選擇功能，而幀中繼則是在數(shù)據(jù)鏈路層進(jìn)行永久虛電路的映射。幀中繼網(wǎng)和X.25網(wǎng)的比較（六）(5)分組交換網(wǎng)是在網(wǎng)絡(luò)層中實(shí)現(xiàn)多路復(fù)用，而幀中繼則是在數(shù)據(jù)鏈路層實(shí)現(xiàn)多路復(fù)用。(6)分組交換的傳輸速率為64 kb/s，而幀中繼的傳輸速率則可達(dá)

11、2.048 Mb/s，且其最高速率沒有作理論上的限制。目前，這種速率相對(duì)于局域網(wǎng)并不算高，但在實(shí)際應(yīng)用的廣域網(wǎng)上已經(jīng)很不容易。幀中繼技術(shù)的特點(diǎn)（一）高效：幀中繼在OSI的第二層以簡化的方式傳送數(shù)據(jù)，僅完成物理層和鏈路層核心層的功能，簡化節(jié)點(diǎn)機(jī)之間的處理過程，智能化終端設(shè)備把數(shù)據(jù)發(fā)送到鏈路層，并封裝在幀結(jié)構(gòu)中，實(shí)施以幀為單位的信息傳送，網(wǎng)路不進(jìn)行糾錯(cuò)、重發(fā)和流量控制等，幀無需確認(rèn)，就能在每個(gè)交換機(jī)中直接通過。經(jīng)濟(jì)：幀中繼在采用統(tǒng)計(jì)復(fù)用技術(shù)（即寬帶按需分配）向客戶提供共享的網(wǎng)絡(luò)資源，每一條線路和網(wǎng)絡(luò)端口都可以由多個(gè)終端按信息流共享，同時(shí)，由于幀中繼簡化了節(jié)點(diǎn)之間的協(xié)議處理，將更多的帶寬留給客戶數(shù)據(jù)

12、，客戶不僅可以使用預(yù)定的帶寬，在網(wǎng)絡(luò)資源富裕時(shí)，網(wǎng)絡(luò)允許客戶數(shù)據(jù)突發(fā)占用非預(yù)定的帶寬。幀中繼技術(shù)的特點(diǎn)（二）可靠：幀中繼傳輸質(zhì)量好，保證網(wǎng)絡(luò)傳輸，不容易出錯(cuò)，網(wǎng)絡(luò)為保證自身的可靠性，采取了 PVC 管理和擁塞管理，客戶智能化終端和交換機(jī)可以清楚了解網(wǎng)路的運(yùn)行情況，不向發(fā)生擁塞和已刪除的 PVC 上發(fā)送數(shù)據(jù)，以避免造成信息的丟失，保證網(wǎng)絡(luò)品質(zhì)。靈活：幀中繼協(xié)議簡單，將現(xiàn)有網(wǎng)上 DDN 硬件設(shè)備稍加修改，同時(shí)進(jìn)行軟件升級(jí)就可實(shí)現(xiàn)，操作簡單實(shí)現(xiàn)靈活。在用戶接入方面，幀中繼網(wǎng)絡(luò)能為多種業(yè)務(wù)類型提供公用的網(wǎng)絡(luò)傳送能力，并對(duì)高層協(xié)議保持透明，客戶不必?fù)?dān)心協(xié)議的不兼容，很多路由器廠家支持幀中繼 UNI 協(xié)議

13、，便于客戶接入。中國公用幀中繼網(wǎng)（一）圖圖5-6 幀中繼網(wǎng)絡(luò)組織幀中繼網(wǎng)絡(luò)組織中國公用幀中繼網(wǎng)（二） 1國家骨干網(wǎng) 由各省會(huì)城市、直轄市的節(jié)點(diǎn)組成，覆蓋全國3l個(gè)城市，其中北京、上海、沈陽、廣州、武漢、成都、南京和西安 8個(gè)節(jié)點(diǎn)為骨干網(wǎng)樞紐節(jié)點(diǎn)，負(fù)責(zé)匯接、轉(zhuǎn)接骨干節(jié)點(diǎn)的業(yè)務(wù)和省內(nèi)網(wǎng)、本地網(wǎng)的出口業(yè)務(wù)。在建網(wǎng)初期，除了完成上述任務(wù)外，還可直接接入幀中繼用戶。目前，國家骨干網(wǎng)采用不完全網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，隨著業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展及線路情況的改善，國家骨干網(wǎng)可逐漸過渡為完全網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。 中國公用幀中繼網(wǎng)使用美國凱訊（CASCADE）通信公司的幀中繼交換機(jī)B-STDX 9000和ATM交換機(jī)CASCADE 500組網(wǎng)。

14、中國公用幀中繼網(wǎng)（三） 2省內(nèi)網(wǎng) 省內(nèi)網(wǎng)由設(shè)置在省內(nèi)地市的節(jié)點(diǎn)組成，節(jié)點(diǎn)之間采用不完全網(wǎng)狀連接。省內(nèi)網(wǎng)提供省內(nèi)長途電路和出入省的電路。省內(nèi)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)匯接從屬于它的本地網(wǎng)的業(yè)務(wù)，轉(zhuǎn)接省內(nèi)節(jié)點(diǎn)間的業(yè)務(wù)，同時(shí)可提供用戶接入業(yè)務(wù)。 3本地網(wǎng) 在省內(nèi)城市、地區(qū)、縣等可根據(jù)需求組建本地網(wǎng)，由本地的節(jié)點(diǎn)采用不完全網(wǎng)狀連接。本地網(wǎng)負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)接本地網(wǎng)節(jié)點(diǎn)間的業(yè)務(wù)，提供用戶接入業(yè)務(wù)，其節(jié)點(diǎn)功能與省內(nèi)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)功能一樣。 幀中繼應(yīng)用 幀中繼業(yè)務(wù)應(yīng)用十分廣泛，可用于塊交互數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)高分辨率圖形數(shù)據(jù)傳輸；文件傳輸，多用于傳送長文件，利用幀中繼的復(fù)用能力支持多個(gè)低速率復(fù)用；字符交互，以短幀、短時(shí)延和低流量的特點(diǎn)用于文字編輯；互連

15、局域網(wǎng)，通過網(wǎng)橋和路由器互連局域網(wǎng)時(shí)采用幀中繼是比較有效的。下面再以幾個(gè)永久虛電路業(yè)務(wù)實(shí)例予以說明。 1局域網(wǎng)互連 通過網(wǎng)橋和路由器互連局域網(wǎng)時(shí)采用幀中繼是比較有效的。幀中繼協(xié)議的“流水線”特性特別適用于局域網(wǎng)產(chǎn)生的突發(fā)性、高速率和大流量的數(shù)據(jù)。對(duì)局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行中繼轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)，需要采用可變長度的幀格式，并盡可能減少轉(zhuǎn)換處理軟件，這正是幀中繼的特點(diǎn)。 在已建成的幀中繼網(wǎng)絡(luò)中，進(jìn)行局域網(wǎng)互連的用戶數(shù)量占90以上，因?yàn)閹欣^很適合為局域網(wǎng)用戶傳送大量的突發(fā)性數(shù)據(jù)。利用幀中繼實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程互聯(lián)幀中繼WAN的組成 FRS：幀中繼網(wǎng)交換設(shè)備 FRAD：幀中繼封裝/解封裝器FRSFRSFRSFRS幀中繼幀中繼WAN主機(jī)主機(jī)FRLANRouterFRFRLANFR內(nèi)含內(nèi)含F(xiàn)RAD的的通信控制器通信控制器插有插有FRAD模模塊的路由器塊的路由器插有插有FRAD模模塊的交換機(jī)塊的交換機(jī)插有插有FRAD模模塊的路由器塊的路由器 2圖像傳送 幀中繼網(wǎng)