幀中繼綜述報告

幀中繼綜述報告摘要幀中繼是對寬帶和廣域網(wǎng)坫進行敷據(jù)訪問的重要枝術(shù)，它能滿足大容量、高速率的傳輸要求。本文簡要介紹了幀中繼技術(shù)產(chǎn)生的技術(shù)背景，發(fā)展的必要性；較詳細(xì)地敘述了幀中繼的原理，幀中繼的技術(shù)特點，闡述了幀中繼的未來發(fā)展與實際應(yīng)用。關(guān)鍵字：幀中繼；工作原理；中國公用幀中繼網(wǎng)；幀中繼網(wǎng)應(yīng)用TOC\o"1-5"\h\z一、 概述 1\o"CurrentDocument"1.1弓|言 1\o"CurrentDocument"1.2技術(shù)背景 2\o"CurrentDocument"1.3技術(shù)特點 2\o"CurrentDocument"1.4技術(shù)要求 3\o"CurrentDocument"1.5拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 41.6幀中繼適用情況 4\o"CurrentDocument"1.7幀中繼與X.25協(xié)議的主要差別 5\o"CurrentDocument"二、 幀中繼網(wǎng)工作組建與用戶接入方式 5\o"CurrentDocument"2.1組建幀中繼網(wǎng) 5\o"CurrentDocument"2.2幀中繼組網(wǎng)設(shè)備 6\o"CurrentDocument"2.3用戶接入 6\o"CurrentDocument"三、 中國公用幀中繼網(wǎng) 7\o"CurrentDocument"3.1國家骨干網(wǎng) 7\o"CurrentDocument"3.2省內(nèi)網(wǎng) 8\o"CurrentDocument"3.3本地網(wǎng) 8\o"CurrentDocument"3.4直達路由設(shè)置 8\o"CurrentDocument"四、 幀中繼應(yīng)用 8\o"CurrentDocument"五、 結(jié)語 9\o"CurrentDocument"六、 參考文獻 10—、概述1.1引言幀中繼是在用戶一網(wǎng)絡(luò)接口之間提供用戶信息流的雙向傳送，并保持信息順序不變的一種承載業(yè)務(wù)。幀中繼網(wǎng)絡(luò)的由幀中繼節(jié)點機和傳輸鏈路構(gòu)成的，是繼X.25之后發(fā)展起來的通信技術(shù)之一。網(wǎng)絡(luò)提供兩個或多個用戶終端之間的連接，以便進行通信當(dāng)傳統(tǒng)的模擬線路逐漸被數(shù)字光纖傳輸線路所替代，用戶終端日益智能化，且分組交換技術(shù)中的糾錯、重傳等顯得不必要時，新的數(shù)據(jù)通信方式幀中繼就出現(xiàn)了，并顯示出強大的發(fā)展勢頭。幀中繼是以分組交換技術(shù)為基礎(chǔ)，在使用簡化分組交換傳輸協(xié)議相關(guān)信息的前提下，以幀（最多可達4096Byte）為單位進行數(shù)據(jù)傳輸與交換的信息傳輸、交換方式。由于繼承了分組交換的方式，幀中繼又叫快速分組交換。幀中繼技術(shù)所以受到人們青睞，主要有以下幾方面的原因：?速度遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的包交換技術(shù)；?更適合突發(fā)性數(shù)據(jù)應(yīng)用；?適合高速LAN的互連；?鑒于差錯檢1刪和糾正由端用戶設(shè)備執(zhí)行，減輕了網(wǎng)絡(luò)的額外處理;?具有較強的圖形傳輸能力。RACK01R2

RACK01R21.2技術(shù)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技術(shù)取得了飛速的發(fā)展，計算機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)一一幀中繼(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)只進行差錯檢查，從而簡化了節(jié)點機之間的處理過程。1.3技術(shù)特點高效性幀中繼使用統(tǒng)計復(fù)用技術(shù)(即帶寬按需分配)向用戶提供共享的網(wǎng)絡(luò)資源，每一條線路和網(wǎng)絡(luò)端口都可由多個終點按信息流量共享，這種技術(shù)大大提高了網(wǎng)絡(luò)資源的利用率；同時，由于幀中繼簡化了節(jié)點機之間協(xié)議處理，將更多的帶寬留給用戶數(shù)據(jù)，因而能向用戶提供高吞吐量、低時延業(yè)務(wù)。用戶不僅可使用預(yù)定帶寬，還可在有空余帶寬時，超過預(yù)定值“偷占”更多的帶寬，而只需付預(yù)定帶寬的費用，真正是“物超所值”。幀中繼伎術(shù)的這些特點對易出現(xiàn)突發(fā)性大數(shù)據(jù)量業(yè)務(wù)的用戶是極具吸引力的。經(jīng)濟性用戶在選擇使用幀中繼業(yè)務(wù)之前必須弄清兩個問題：是否真正滿足其高數(shù)據(jù)量、易出現(xiàn)突發(fā)性業(yè)務(wù)的需求；是否真正經(jīng)濟實用。幀中繼中有幾個帶寬參數(shù)：承諾的信息速率(CIR)、承諾的突發(fā)尺寸(Bc)、超過的突發(fā)尺寸(Be)、承諾的時間時隔(Tc)，用戶在申請入網(wǎng)時必須與網(wǎng)絡(luò)運營者共同協(xié)商，確定這些參數(shù)。其中，CIR是一個傳送速率的門限值，當(dāng)用戶傳送速率低于CIR時，正常情況下網(wǎng)絡(luò)保證數(shù)據(jù)的正確傳送?？煽啃杂捎趲欣^僅有0SI一層和二層核心功能，無糾錯和流量控制，網(wǎng)絡(luò)采取出錯就放棄的簡單工作方式，網(wǎng)絡(luò)可靠性似乎成問題。但是下文講提到的開展幀中繼業(yè)務(wù)的兩個前提條件：傳輸線路質(zhì)量好，終端智能化程度高，前者保證了網(wǎng)絡(luò)傳輸不易出錯，即使有少量錯誤也可由后者（高智能化終端）去進行端到端的恢復(fù)。同時，網(wǎng)絡(luò)為保證自身的可靠性，采取了PVC管理和阻塞管理。報告接（UNI和NNI）是否依然有效；指示網(wǎng)絡(luò)中各PVC當(dāng)前的狀態(tài)；顯示PVC的增加和刪除。因此，用戶和交換機可以清楚地了解目前網(wǎng)絡(luò)中的運行狀況，不向正在發(fā)生阻塞或已刪除的PVC上發(fā)送數(shù)據(jù)，以避免造成信息丟失，保證網(wǎng)絡(luò)充分運行。幀中繼采用顯示阻塞通知實現(xiàn)阻塞控制。（4）靈活性首先，在幀中繼網(wǎng)組建方面，由于幀中繼的協(xié)議十分簡單，將現(xiàn)有數(shù)據(jù)網(wǎng)上的硬件設(shè)備稍加修改，同時進行軟件升級就可實現(xiàn)，且操作簡便。同時，在用戶接入方面，幀中繼網(wǎng)絡(luò)能為多種業(yè)務(wù)類型提供共用的網(wǎng)絡(luò)傳送能力并對高層協(xié)議保持透明，用戶不必?fù)?dān)心協(xié)議的不兼容；IBM以及很多路由器廠家均已宣布支持幀中繼UNI協(xié)議，用戶不必?fù)?dān)心幀中繼網(wǎng)的接入問題。1.4技術(shù)要求?用戶的業(yè)務(wù)要求，以業(yè)務(wù)的流量和流向為依據(jù)；?易于網(wǎng)絡(luò)的擴展和升級；?兼顧現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的資源和互通；?網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的經(jīng)濟性；?網(wǎng)絡(luò)的可靠性和安全性；?保證網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量。組網(wǎng)幀中繼網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)特別注意網(wǎng)絡(luò)可擴展性、互聯(lián)性和靈活性。所謂可擴展性是指網(wǎng)絡(luò)的容量（包括節(jié)點數(shù)量、中繼線數(shù)量的擴展能力）和用戶端口的增加（包括各種速率的端口配置能力）。靈活性是指幀中繼網(wǎng)絡(luò)對各種數(shù)據(jù)型應(yīng)用的支持能力，用戶速率的可變化性和用戶的接入能力。而互連性是指幀中繼網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該能夠與其它網(wǎng)絡(luò)互通，包括設(shè)備和業(yè)務(wù)的互通。在互連能力方面應(yīng)要求不同廠家的設(shè)備應(yīng)在統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的情況下能夠互連工作。

1.5拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)星形拓?fù)?、環(huán)形拓?fù)?、等級（樹型）拓?fù)?、網(wǎng)狀拓?fù)?。國際出口國際出口當(dāng)用戶數(shù)據(jù)通信的帶寬要求為64Kbps-2Mbit/s或更高，且通信節(jié)點多于兩個的時候，F(xiàn)R可在一條物理鏈路上建立多個虛電路。也就是說，用戶各節(jié)點形成樹狀結(jié)構(gòu)時，由于幀中繼業(yè)務(wù)的PVC（永久虛電路）業(yè)務(wù)可大大降低用戶設(shè)備的投入，幀中繼就成為一種首選解決方案。低于64Kbit/S的選擇可分組交換。當(dāng)通信距離較長時，尤其是城際或省際電路時，由于幀中繼費用相對較低并且具有高效性，用戶可優(yōu)選幀中繼。當(dāng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量為突發(fā)性時，由于幀中繼具有動態(tài)分配帶寬的功能，選用幀中繼可以有效的處理突發(fā)性數(shù)據(jù)。當(dāng)用戶出于經(jīng)濟性的考慮時，幀中繼的靈活計費方式和相對低廉的價格是用戶的理想選擇。例如：LAN互連，圖象文件傳送，虛擬專用網(wǎng)等。相對于DDN電路，幀中繼更適合于點到多點的業(yè)務(wù)。DDN的點到多點業(yè)務(wù)只能提供輪詢方式，在一段時間內(nèi)，主點只能與一個從點進行通信，并且輪詢的實現(xiàn)要靠終端軟件輔助實現(xiàn)。幀中繼業(yè)務(wù)采用與分組網(wǎng)類似的PVC方式，可提供與所有從站并發(fā)地雙工通信能力。另外，由于幀中繼支持突發(fā)數(shù)據(jù)，也比較適合于局域網(wǎng)互連或業(yè)務(wù)突發(fā)量較大的應(yīng)用。用戶在申請幀中繼電路時，是以PVC為單位的。每一條PVC都要注明CIR、Bc、Be、DLCI等參數(shù)，DLCI值從16開始。1.7幀中繼與X.25協(xié)議的主要差別幀中繼是繼X.25后發(fā)展起來的數(shù)據(jù)通信方式。從原理上看，幀中繼與X.25都同屬于分組交換。與X.25協(xié)議的主要差別有：（1） 幀中繼帶寬較寬。（2） 幀中繼的層次結(jié)構(gòu)中只有物理層和鏈路層，舍去了X.25的分組層。（3） 幀中繼采用D通道鏈路接入規(guī)程LAPD。X.25采用HDLC的平衡鏈路接入規(guī)程LAPB。（4） 幀中繼可以不用網(wǎng)絡(luò)層而只使用鏈路層來實現(xiàn)復(fù)用和轉(zhuǎn)接。（5） 與X.25相比，幀中繼在操作處理上做了大量的簡化。不需要考慮傳輸差錯問題，其中間節(jié)點只做幀的轉(zhuǎn)發(fā)操作，不需要執(zhí)行接收確認(rèn)和請求重發(fā)等操作，差錯控制和流量均交由高層端系統(tǒng)完成，大大縮短了節(jié)點的時延，提高了網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)的傳輸速率。二、幀中繼網(wǎng)工作組建與用戶接入方式2.1組建幀中繼網(wǎng)采用這種基于ATM技術(shù)提供幀中繼的方式，實際上是在始發(fā)和終接兩側(cè)的交換機上完成幀中繼與ATM和ATM與幀中繼的互通功能。在互通時，需要進行相應(yīng)的協(xié)議轉(zhuǎn)換?；ネㄊ疽鈭D。需要說明的是交換機在實施這些協(xié)議變換時，應(yīng)按照相應(yīng)的國際標(biāo)準(zhǔn)來實現(xiàn)，否則難以保證業(yè)務(wù)的連通。FR--SSCS應(yīng)符合I.365.1建議，CPCS和SAR應(yīng)符合I.362建議中的AAL5的規(guī)范，ATM應(yīng)符合I.361建議。由于我國各地區(qū)經(jīng)濟技術(shù)發(fā)展不平衡，建設(shè)專門幀中繼骨干網(wǎng)時，還應(yīng)針對各地的業(yè)務(wù)需求采取不同的網(wǎng)絡(luò)配置。在經(jīng)濟發(fā)達、業(yè)務(wù)量大的地區(qū)配置吞吐量大、處理能力強的交換設(shè)備；其他地區(qū)配置吞吐量、處理能力較低但價格相對便宜的小型交換設(shè)備；近期尚無業(yè)務(wù)需求的邊遠(yuǎn)地區(qū)的省會城市，可暫不配置專門的幀中繼設(shè)備，作到分層次地開展骨干網(wǎng)建設(shè)。2.2幀中繼組網(wǎng)設(shè)備1） 節(jié)點設(shè)備根據(jù)幀中繼網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)層次，可將幀中繼節(jié)點設(shè)備分為三個檔次在全國骨干網(wǎng)和省內(nèi)干線網(wǎng)節(jié)點上，應(yīng)配置吞吐量大、端口接入速率高并有匯結(jié)能力的節(jié)點機,以保證快速、有效、經(jīng)濟地傳遞各種信息。用戶節(jié)點機可根據(jù)本地具體業(yè)務(wù)發(fā)展情況，選擇吞吐量大小適宜的節(jié)點機。2） 網(wǎng)管控制設(shè)備網(wǎng)管控制設(shè)備包括全國網(wǎng)NMC、省內(nèi)網(wǎng)NMC和相應(yīng)節(jié)點NMT3） 幀中繼用戶入網(wǎng)設(shè)備幀中繼網(wǎng)上的用戶入網(wǎng)設(shè)備應(yīng)有多種不同類型。除接入符合幀中繼UNI接口協(xié)議的幀中繼用戶終端外，也可使用幀中繼裝/拆設(shè)備（FRAD），使任何基于HDLC和SDLC的設(shè)備接入幀中繼網(wǎng)絡(luò)。2.3用戶接入局域網(wǎng)（LAN）接入方式：目前，幀中繼主要應(yīng)用在LAN的互連，實踐證明，幀中繼是互連經(jīng)濟、方便、靈活和投資少，收效快的最佳網(wǎng)絡(luò)解決方案。幀中繼的迅速發(fā)展和推廣使LAN性能價格比不斷上升，形成對幀中繼市場的正反饋。LAN用戶接入幀中繼網(wǎng)絡(luò)主要采用以下兩種形式：LAN用戶通過路由器或網(wǎng)橋設(shè)備接入幀中繼網(wǎng)絡(luò)，其路由器或網(wǎng)橋具有標(biāo)準(zhǔn)的幀中繼UNI接口規(guī)程；LAN用戶通過幀中繼拆/裝設(shè)備（FRAD）接入幀中繼網(wǎng)絡(luò)。終端接入幀中繼網(wǎng)的形式：這里的終端通常是指一般PC機，也包括大型主機。大部分終端是通過FRAD設(shè)備，將非標(biāo)準(zhǔn)的接口規(guī)程轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的接口規(guī)程后接入到幀中繼網(wǎng)絡(luò)。如果終端自身具有標(biāo)準(zhǔn)UNI的接口規(guī)程，那么可作為幀中繼終端直接接入幀中繼網(wǎng)絡(luò)。專用幀中繼網(wǎng)接入公用幀中繼網(wǎng)的形式：用戶專用幀中繼網(wǎng)接入公用幀中繼網(wǎng)時，通常將專網(wǎng)中的一臺交換機作為公用幀中繼網(wǎng)的用戶，采用標(biāo)準(zhǔn)的FRUNI接口規(guī)程接入到公用幀中繼網(wǎng)絡(luò)。建立幀中繼的必要考慮在進行幀中繼的網(wǎng)絡(luò)組織時，應(yīng)考慮以下一些重要因素：用戶的業(yè)務(wù)要求，以業(yè)務(wù)的流量和流向為依據(jù)；易于網(wǎng)絡(luò)的擴展和升級；兼顧現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的資源和互通；網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的經(jīng)濟性；網(wǎng)絡(luò)的可靠性和安全性；保證網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量。組網(wǎng)幀中繼網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)特別注意網(wǎng)絡(luò)可擴展性、互聯(lián)性和靈活性。所謂可擴展性是指網(wǎng)絡(luò)的容量（包括節(jié)點數(shù)量、中繼線數(shù)量的擴展能力）和用戶端口的增加（包括各種速率的端口配置能力）。靈活性是指幀中繼網(wǎng)絡(luò)對各種數(shù)據(jù)型應(yīng)用的支持能力，用戶速率的可變化性和用戶的接入能力。而互連性是指幀中繼網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該能夠與其它網(wǎng)絡(luò)互通，包括設(shè)備和業(yè)務(wù)的互通。在互連能力方面應(yīng)要求不同廠家的設(shè)備應(yīng)在統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的情況下能夠互連工作。三、中國公用幀中繼網(wǎng)中國公用幀中繼網(wǎng)（CHINAFRN）是我國適應(yīng)數(shù)據(jù)通行要求，面向公眾數(shù)據(jù)通信而建立的幀中繼網(wǎng)。中國公用幀中繼網(wǎng)依據(jù)相關(guān)因素分為3層，及國家骨干網(wǎng)、省內(nèi)網(wǎng)和本地網(wǎng)。3.1國家骨干網(wǎng)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31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B-STDX9000和ATM交換機CASCADE500組網(wǎng)。3.2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)。3.3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。3.4直達路由設(shè)置為了某些地區(qū)對外通信的特殊需要，在合理的情況下，節(jié)點之間可按業(yè)務(wù)需要設(shè)置直達路由。四、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