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、光纖通信以及計算機(jī)技術(shù)取得了飛速的發(fā)展，計算機(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)之間的互連成為實際的需要。針對這些問題以及高性能光纖傳輸媒體的大量使用的事實，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)計思想非常簡單，將X.25協(xié)議規(guī)定的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點和用戶設(shè)備之間每段鏈路上的數(shù)據(jù)差錯重傳控制推到網(wǎng)絡(luò)邊緣的終端來執(zhí)行，網(wǎng)絡(luò)只進(jìn)行差錯檢查，從而簡化了節(jié)點機(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個字段組成：標(biāo)志字段F、地址字段A、信息字段I和幀校驗序列字段FCS。各字段內(nèi)容及作用如下：(1) 標(biāo)志字段F：一個字節(jié)，是一個特殊的比特組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個字節(jié)可變（取決于FCS的檢驗?zāi)芰Γ唧w實現(xiàn)的最大長度可由各廠家決定。(3)

4、 幀校驗序列FCS：16 bit，用以檢測數(shù)據(jù)傳輸過程中的差錯。幀中繼的幀格式（三）(4) 地址段A：一般為2個字節(jié)，也可擴(kuò)展為34個字節(jié)，其內(nèi)容包括： DLCI數(shù)據(jù)鏈路連接標(biāo)識符。幀中繼采用虛電路方式來傳送數(shù)據(jù)幀，幀中繼的每一個幀沿著各自的虛電路在網(wǎng)絡(luò)中傳送。為此每個幀必須攜帶一個叫做數(shù)據(jù)鏈路標(biāo)識符(DLCI)的“虛電路號”來標(biāo)識每個幀的通信地址。 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)那些對時延敏感的幀，丟棄(DE1)那些次要的幀。 幀中繼的幀結(jié)構(gòu)和HDLC幀有兩點重要的不同：一是幀不帶序號，其原因是幀中繼不要求接收證實，也就沒有鏈路層的糾錯和流量控制功能；二是沒有監(jiān)視(S)幀，因為幀中繼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，實施以幀為單位的信息傳鏈路層，封裝在幀結(jié)構(gòu)中，實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； 檢驗傳輸幀不超長、不過短； 檢驗傳輸幀在“0”插入前/“0”刪除后是否為8 bit的整數(shù)倍； 幀傳輸差錯檢測，但不糾錯，若有錯，則丟棄； 對網(wǎng)絡(luò)擁塞進(jìn)行控制。幀中繼提供的虛電路服務(wù) 對于SVC，一次虛電路交換要經(jīng)歷建立連接、數(shù)

7、據(jù)傳輸、拆除連接三個階段。 對于PVC，服務(wù)提供者為用戶預(yù)先分配好了虛電路號(DLCI)，用戶可直接使用DLCI進(jìn)行通信，無需動態(tài)分配和清除虛電路號，即無需建立與拆除，用戶使用如同專用的點對點電路一樣。 幀中繼所提供的虛電路就好像在兩個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，簡化了差錯控制(包括檢測、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)點有網(wǎng)絡(luò)層，端到端確認(rèn)由第四層(運輸層)進(jìn)行，而幀中繼不僅各結(jié)點沒有網(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，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X.25網(wǎng)，每個結(jié)點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，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)點只轉(zhuǎn)發(fā)幀，不發(fā)確認(rèn)幀，即中間結(jié)點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)所傳送的信息對比網(wǎng)和幀中繼網(wǎng)所傳送的信息對比(a) X.25網(wǎng)的存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式；網(wǎng)的存儲轉(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?，保證不交付重復(fù)幀，且?guī)膩G失率很小。(4)在X.25網(wǎng)中，各結(jié)點都要對用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行檢錯和糾錯，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)層中實現(xiàn)多路復(fù)用，而幀中繼則是在數(shù)據(jù)鏈路層實現(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，這種速率相對于局域網(wǎng)并不算高，但在實際應(yīng)用的廣域網(wǎng)上已經(jīng)很不容易。幀中繼技術(shù)的特點（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，實施以幀為單位的信息傳送，網(wǎng)路不進(jìn)行糾錯、重發(fā)和流量控制等，幀無需確認(rèn)，就能在每個交換機(jī)中直接通過。經(jīng)濟(jì)：幀中繼在采用統(tǒng)計復(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)端口都可以由多個終端按信息流共享，同時，由于幀中繼簡化了節(jié)點之間的協(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，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（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，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，同時進(jìn)行軟件升級就可實現(xiàn)，操作簡單實現(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) 由各省會城市、直轄市的節(jié)點組成，覆蓋全國3l個城市，其中北京、上海、沈陽、廣州、武漢、成都、南京和西安 8個節(jié)點為骨干網(wǎng)樞紐節(jié)點，負(fù)責(zé)匯接、轉(zhuǎn)接骨干節(jié)點的業(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)點組成，節(jié)點之間采用不完全網(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)點間的業(yè)務(wù)，同時可提供用戶接入業(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)點間的業(yè)務(wù)，提供用戶接入業(yè)務(wù)，其節(jié)點功能與省內(nèi)網(wǎng)節(jié)點功能一樣。 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)用能力支持多個低速率復(fù)用；字符交互，以短幀、短時延和低流量的特點用于文字編輯；互連

15、局域網(wǎng)，通過網(wǎng)橋和路由器互連局域網(wǎng)時采用幀中繼是比較有效的。下面再以幾個永久虛電路業(yè)務(wù)實例予以說明。 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)。對局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行中繼轉(zhuǎn)發(fā)時，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。 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，因為幀中繼很適合為局域網(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)