帧中继技术
第五章 帧中继与ATM网络技术
第五章帧中继与ATM网络技术在第一部分“数据通信基础”一章及第二部分“数字数据网”一章我们都讨论过快速分组交换——帧中继，本章将更为详细地讲述帧中继的基本概念和技术。
在本章后面的章节还要讨论另外一种快速分组技术——ATM及其应用。
第一节帧中继基本概念1．什么是帧中继帧中继（Frame Relay,FR）技术是在分组交换技术充分发展，数字与光纤传输线路逐渐取代已有的模拟线路，用户终端日益智能化的条件下诞生并发展起来的。
它在OSI第二层上用简化的方法传送和交换数据单元。
由于链路层的数据单元一般称为帧，所以叫做帧中继。
帧中继技术主要用于传递数据业务，它使用一组规程将数据信息以帧的形式有效的进行传送。
2．帧中继的特点与X.25相比，帧中继具有如下技术特点：帧中继是简化的X.25分组技术。
它完成OSI物理层和链路层核心层的功能，删除分组层功能，将流量控制、纠错等留给智能终端去完成，大大简化了节点机之间的协议。
与X.25相类似，帧中继使用统计时分复用技术向终端用户提供共享的网络资源，通过永久虚电路实现线路资源的按需分配。
帧中继在链路层完成统计复用、帧透明传输和错误检测，但不提供发现错误后的重传操作。
省去了帧编号、流量控制、应答和监视等机制，把原X25分组在每个网络节点必须处理的27种控制信息减少到7种，从而大大节省了交换机的开销，提高了网络的吞吐能力，降低了通信时延，使节点机时延由20ms～30ms降到2～3ms。
一般帧中继的接入速率在64kbps～2Mbps之间，近期帧中继的速率已提高到8 Mbps～10Mbps，今后将达到45Mbps。
提供一套合理的带宽管理和防止阻塞的机制，允许用户有效地利用预先约定的带宽（CIR），还允许用户的突发数据占用未预定的带宽，以提高整个网络资源的利用率。
与分组交换网一样，帧中继采用面向连接的交换技术，可以提供SVC和PVC业务，但目前已应用的帧中继网络中，只采用PVC业务。
思科路由器帧中继配置
帧中继（FR）帧中继（FrameRelay，FR）技术是在OSI第二层(数据链路层)上用简化的方法传送和交数换据单元的一种技术。
它是一种面向连接的数据链路技术，为提供高性能和高效率数据传输进行了技术简化，它靠高层协议进行差错校正，并充分利用了当今光纤和数字网络技术。
总之,FR是一种用于构建中等高速报文交换式广域网的技术。
同时它也是是由国际电信联盟通信标准化组和美国国家标准化协会制定的一种标准。
帧中继的作用和应用：①帧使用DLCI进行标识，它工作在第二层；帧中继的优点在于它的低开销。
②帧中继在带宽方面没有限制，它可以提供较高的带宽。
典型速率56K-2M/s内，最大速度可达到T3(45Mb/s)。
③采用虚电路技术，对分组交换技术进行简化，具有吞吐量大、时延小，适合突发性业务等特点，能充分利用网络资源。
④可以组建虚拟专用网，即将网络上的几个节点，划分为一个分区，并设置相对独立的网络管理机构，对分区内数据流量及各种资源进行管理；分区内各节点共享分区内网络资源，相互间的数据处理和传送相对独立，对帧中继网络中的其他用户不造成影响。
采用虚拟专用网所需要费用比组建一个实际的专用网经济合算，因此对大企业用户十分有利。
帧中继和ATM的比较：目前，计算机局域网(LAN)之间或主机间的互连主要使用两种技术：帧中继和ATM。
国内很多地方都已经开始将这两种技术应用到企业网、校园网等部门网络中。
目前大多数帧中继应用的运行速率为56Kbit／s／64Kbit／s或512Kbit／s，而ATM可达155Mbit／s、622Mbit／，和2．5Gbit／s，但ATM技术复杂，ATM 设备比帧中继设备昂贵得多，一般用户难以接受。
从未来发展看，ATM适宜承担B—ISDN(宽带综合业务数字网)的骨干网部分，用户接入网可以是时分多路复用(TDM)、帧中继、语音、图像、LAN、多媒体等，帧中继将作为用户接入网发挥其作用。
帧中继的前景：①一种高性能，高效率的数据链路技术。
帧中继概念 帧中继配置命令有哪些
帧中继概念帧中继配置命令有哪些1.帧中继概念1、帧中继（FRAME RELAY）是在用户--网络接口之间提供用户信息流的双向传送，并保持顺序不变的一种承载业务，它是以帧为单位，在网络上传输，并将流量控制、纠错等功能，全部交由智能终端设备处理的一种新型高速网络接口技术。
2、帧中继是综合业务数字网标准化过程中产生的一种重要技术，它是在数字光纤传输线路逐渐代替原有的模拟线路，用户终端日益智能化的情况下，由X25分组交换技术发展起来的一种传输技术。
2.帧中继配置命令有哪些帧中继交换机在实际工程环境中一般不需要我们配置，由运营商设置完成，但在实验环境中，要求掌握帧中继交换机的基本配置配置示例：frame-relay switchinginterface s0/1encapsulation frame-relayframe-relay intf-type dceclock rate 64000frame-relay route 102 interface s0/2 201// 定义PVC，该条命令是，s0/1口的DLCI 102，绑定到s0/2口的201 DLCI号frame-relay route 103 interface s0/3 301no shutdown主接口运行帧中继（Invers-arp）FRswitch（帧中继交换机）的配置：frame-relay switchinginterface s0/1 // 连接到R1的接口encapsulation frame-relayframe-relay intf-type dceclock rate 64000frame-relay route 102 interface s0/2 201// 定义PVC，该条命令是，s0/1口的DLCI 102，绑定到s0/2口的201 DLCI号no shutdowninterface s0/2 // 连接到R2的接口encapsulation frame-relayframe-relay intf-type dceclock rate 64000frame-relay route 201 interface s0/1 102no shutdownR1的配置如下：interface serial 0/0ip address 192.168.12.1 255.255.255.252encapsulation frame-relay// 接口封装FR，通过invers-arp发现DLCI，并建立对端IP到本地DLCI的映射（帧中继映射表）no shutdownR2的配置如下：interface serial 0/0ip address 192.168.12.2 255.255.255.252encapsulation frame-relayno shutdown在FRswitch上查看PVI（验证配置）：FRswitch#show frame-relay routeInput Intf Input Dlci Output Intf Output Dlci StatusSerial0/1 102 Serial0/2 201 activeSerial0/2 201 Serial0/1 102 active在R1上查看帧中继映射R1#show frame-relay mapSerial0/0 (up): ip 192.168.12.2 dlci 102(0x66,0x1860), dynamic,broadcast,, status defined, activeR1#ping 192.168.12.2Type escape sequence to abort.Sending 5, 100-byte ICMP Echos to 192.168.12.2, timeout is 2 seconds:环境2 主接口运行帧中继（静态映射）FRswitch的配置同上，这里不再赘述上述案例是终端路由器采用动态invers-arp获取帧中继相关映射信息，本例采用静态建立映射的方式进行配置。
帧中继介绍和原理
帧中继帧中继(Frame Relay)是一种网络与数据终端设备(DTE)接口标准。
由于光纤网比早期的电话网误码率低得多,因此,可以减少X.25的某些差错控制过程,从而可以减少结点的处理时间,提高网络的吞吐量。
帧中继就是在这种环境下产生的。
帧中继提供的是数据链路层和物理层的协议规范,任何高层协议都独立于帧中继协议,因此,大大地简化了帧中继的实现。
目前帧中继的主要应用之一是局域网互联,特别是在局域网通过广域网进行互联时,使用帧中继更能体现它的低网络时延、低设备费用、高带宽利用率等优点。
帧中继的主要特点是:使用光纤作为传输介质,因此误码率极低,能实现近似无差错传输,减少了进行差错校验的开销,提高了网络的吞吐量；帧中继是一种宽带分组交换,使用复用技术时,其传输速率可高达44.6Mbps。
但是,帧中继不适合于传输诸如话音、电视等实时信息,它仅限于传输数据。
帧中继Frame Relay帧中继是一种用于连接计算机系统的面向分组的通信方法。
它主要用在公共或专用网上的局域网互联以及广域网连接。
大多数公共电信局都提供帧中继服务，把它作为建立高性能的虚拟广域连接的一种途径。
帧中继是进入带宽范围从56Kbps到1．544Mbps的广域分组交换网的用户接口。
帧中继是从综合业务数字网中发展起来的，并在1984年推荐为国际电话电报咨询委员会（CCITT）的一项标准，另外，由美国国家标准协会授权的美国TIS标准委员会也对帧中继做了一些初步工作。
大多数主要的电信公司象AT＆T，MCI，US Sprint，和地方贝尔运营公司都提供了帧中继服务。
与帧中继网相连，需要一个路由器和一条从用户场地到交换局帧中继入口的线路。
这种线路一般是象T1那样的租用数字线路，但取决于通信量而定。
两种可能的广域连接方法，如下面所述：￥￥专用网方法在这种方法中，每个场点将需要三条专用（租用）线路和相联的路由器，以便与其它每一个场点相连，这样总共需要6条专线和12个路由器。
帧中继原理
帧中继原理在计算机网络中，帧中继是一种数据链路层协议，用于在广域网中传输数据帧。
它的原理是将数据帧从一个网络节点传输到另一个网络节点，同时保持数据的完整性和顺序性。
帧中继技术可以提高网络的传输效率和可靠性，是现代网络通信中常用的一种技术。
帧中继原理的核心是将数据帧划分为固定长度的帧，然后通过网络传输。
在传输过程中，每个帧都会被分配一个唯一的标识符，以确保数据的顺序性和完整性。
当数据帧到达目的地时，接收端会根据标识符将数据帧重新组装成完整的数据包，然后交付给上层协议进行处理。
帧中继技术使用了虚拟电路的概念，通过在网络节点之间建立虚拟连接来传输数据。
这种虚拟连接可以在不同的物理链路上传输数据，从而实现数据的快速传输和路由选择。
帧中继还可以对数据进行压缩和封装，以提高网络的传输效率和带宽利用率。
帧中继技术还具有灵活性和可扩展性。
它可以根据网络的需求动态调整帧的长度和传输速率，以适应不同的网络环境和负载情况。
同时，帧中继还支持多种不同的数据链路协议，可以在不同的网络环境中进行部署和应用。
在实际应用中，帧中继技术通常用于连接不同的局域网和广域网，实现数据的快速传输和路由选择。
它可以有效地解决网络拥塞和带宽不足的问题，提高网络的传输效率和可靠性。
同时，帧中继还可以支持多种不同的数据业务，包括语音、视频和数据传输等。
总的来说，帧中继技术是一种高效、灵活和可靠的数据传输技术，可以在不同的网络环境中发挥重要作用。
它的原理和特点使其成为现代网络通信中不可或缺的一部分，为网络的快速发展和应用提供了重要的技术支持。
帧中继技术的不断创新和发展将进一步推动网络通信技术的进步，为人们的生活和工作带来更多的便利和效益。
帧中继(FR)
帧中继（FR）
主讲：罗海波
情景描述
A公司总部在北京，并且分别在深圳和上海 设立了分公司。由于业务的需要，要求实 现公司内部之间的计算机联网。 考虑成本因素，公司选择租用帧中继线路。
任务学习引导
一、什么是帧中继 二、帧中继特点 三、帧中继术语 四、帧中继的常用命令
一、什么是帧中继<2>
电路交换：
1）、采用的是静态分配策略，经面向连接建立连接。 2）、通信双方建立的通路中任何一点出现故障，就会中断通话，必须重 新拨号建立连接，方可继续。 3）、线路的传输效率往往很低，造成通信线路资源的极大浪费。 4）、由于各异的计算机和终端的传输数据的速率个不相同，采用电路交 换就很难相互通信。
四、帧中继的常用命令<1>
(1)指定帧中继封装格式
encapsulation frame-relay cisco|ietf
frame-relay interface-dlci dlci DLCI号取值16～991，由服务商提供。 Frame-relay map protocol-type protocol-address dlci [broadcast] [ietf][cisco] frame-relay lmi-type cisco|ansi|q933a Show interface serial-number
一、什么是帧中继<1>
帧中继（Frame Relay, FR）是一种用于连接计算机 系统的面向分组的通信方法，也是面向连接的第二 层传输协议，帧中继是典型的分组交换技术。 用户经常需要租用线路把分散在各地的网络连接起 来，如果采用点到点的专用线路（例如 DDN）， ISP 需要给每个地方的路由器拉 4对物理线路，同时 每个路由器需要有 4 个串口。而使用帧中继每个路 由器只通过一条线路连接到帧中继云上，线路的代 价大大减低，每个路由器也只需要一个串行接口而 且允许用户在帧中继交换网络比较空闲的时候以高 于 ISP 所承诺的速率进行传输。
计算机网络基础教程：帧中继网
9.4 帧中继网帧中继网络是目前局域网互联综合性能（可靠性、价格、传输速度、网络延时、响应时间、吞吐量、覆盖面等）最好的公共网络，可提供高达45Mbps的高速数据传输。
帧中继网络正在逐渐替代DDN网络，成为局域网互联的主要公共服务网络。
帧中继公共网络最早是在1992年在美国投入公共服务。
我国从1996年底由中国电信（现在的电信和网通）开始建设ChinaFRN，其一期主干网络于1997年6月建设完成，覆盖北京、上海、广州、沈阳、武汉、南京等21个省会城市，并在北京、上海和广州建立了国际出口，与其它国家的帧中继网络相连。
目前，经过8年的建设，我国的ChinaFRN已经延伸到几乎所有地级市，部分地区甚至延伸到县级市，覆盖面非常广泛。
9.4.1 帧中继网络的构造帧中继网络是由帧中继交换机组成的一个跨地域的大型网络。
帧中继网络的核心是帧中继交换机，是一个工作在链路层的网络设备。
帧中继交换机之间使用光纤连接，采用时分多路复用的方式提供多条虚电路。
图9.14帧中继由帧中继交换机组成的一个大型网络帧中继网络是一个分组交换网，在帧中继交换机之间传输的数据报是与局域网一样带有帧报头的数据帧。
帧中继数据帧的报头格式如图9.15所示：图9.15帧中继的报头格式帧中继报头的头一个字节是01111110的二进制序列，标明一帧数据的开始。
第二个字段是16位的地址字段，其中的DLCI地址占10位。
另外还有3个标志位，分别是向前拥挤标志位FECN、向后拥挤标志位BECN 和丢弃标志位DE。
DLCI地址是交换机识别虚电路使用的虚电路号（own Data Link Channel Identifier）。
帧中继交换机使用DLCI地址进行数据报转发的工作原理如图9.16所示：图9.16 帧中继交换机的工作原理帧中继交换机的与以太网交换机一样，拥有一个交换表。
数据报进入端口后，交换机从帧报头的地址字段取出DLCI地址，查交换表就可以得知应该向哪个端口转发。
数据通信工程(二)帧中继(FR)技术
帧中继的层次结构
吉林通信行业职业技能鉴定中心
2.寻址方式 2.寻址方式
帧中继采用统计复用技术,它以虚电路 帧中继采用统计复用技术,它以虚电路为每一帧提 虚电路为每一帧提 供地址信息。 供地址信息。每一条链路和每一个物理端口可容纳许多 虚电路。用户之间通过虚电路连接。每一帧帧头的DLCI 虚电路。用户之间通过虚电路连接。每一帧帧头的DLCI 含有地址信息。 含有地址信息。 目前大部分帧中继网只是提供永久虚电路(PVC), 目前大部分帧中继网只是提供永久虚电路(PVC),每 只是提供永久虚电路(PVC) 一个节点机都有PVC路由表,当帧进入网络时, PVC路由表 一个节点机都有PVC路由表,当帧进入网络时,节点机通 DLCI值识别帧的去向 DLCI只具有本地意义 值识别帧的去向。 只具有本地意义, 过DLCI值识别帧的去向。DLCI只具有本地意义,它并非 指终点的地址, 指终点的地址,而只是识别用户与网络间以及网络与网 络间的逻辑连接 虚电路段) 逻辑连接( 络间的逻辑连接(虚电路段)。帧中继的虚电路是由多段 DLCI的逻辑连接而构成的端到端的逻辑信道 的逻辑连接而构成的端到端的逻辑信道。 DLCI的逻辑连接而构成的端到端的逻辑信道。
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端口 B
输入DLCI 76
输出DLCI 84 B的转发表
端口 路由器2
源 由 路 器 R s 下 跳 一 R n 接 口 FR1 IP路 表 由 F R 节 机1 点
F R 节 机3 点
F R 节 机2 点
头 部 帧 头DLCI
数 据 数 据 帧 尾
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4、在链路层完成统计复用、帧透明传输和错误检测，但不提 链路层完成统计复用、帧透明传输和错误检测， 供发现错误后的重传操作。省去了帧编号、流量控制、 供发现错误后的重传操作。省去了帧编号、流量控制、应 答和监视等机制，大大节省了帧中继交换机的开销， 答和监视等机制，大大节省了帧中继交换机的开销，提高 了网络吞吐量、降低了通信时延。 了网络吞吐量、降低了通信时延。 5、交换单元－帧的信息长度比分组长度要长，预约的最大帧 交换单元－帧的信息长度比分组长度要长， 长度至少要达到1600字节 字节／ 长度至少要达到1600字节／帧，适合封装局域网的数据单 元。 6、提供一套合理的带宽管理和防止拥塞的机制，使用户有效 提供一套合理的带宽管理和防止拥塞的机制 带宽管理和防止拥塞的机制， 地利用预约的带宽，即承诺的信息传送速率（CIR），还 地利用预约的带宽，即承诺的信息传送速率（CIR），还 ）， 允许用户的突发数据占用未预定的宽度， 允许用户的突发数据占用未预定的宽度，以提高网络资源 的利用率。 的利用率。 7、与分组交换一样，帧中继采用面向连接的交换技术。可以 与分组交换一样，帧中继采用面向连接的交换技术 面向连接的交换技术。 提供SVC（交换虚电路） PVC（永久虚电路）业务， 提供SVC（交换虚电路）和PVC（永久虚电路）业务，但 目前已应用的帧中继网络中，只采用PVC业务 业务。 目前已应用的帧中继网络中，只采用PVC业务。
帧中继基本原理
441帧中继基本原理帧中继(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。
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，大大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，通过RFC1490协议，把网络层的IP数据包封装成数据链路层的帧中继帧，帧中继的用户接口速率最高为34Mbit/s，它目前在中、低速率网络互联的应用中被广泛使用。
帧中继技术适用于以下两种情况：(1)用户需要数据通信，其带宽要求为64kbit/s-34Mbit/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；(2)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。
1帧中继业务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。
帧中继网络提供的业务有两种：永久虚电路和交换虚电路。
永久虚电路是指在帧中继终端用户之间建立固定的虚电路连接，并在其上提供数据传送业务。
交换虚电路是指在数据传送前，两个帧中继终端用户之间通过呼叫建立虚电路连接，网络在建好的虚电路上提供数据信息的传送服务，终端用户通过呼叫清除操作终止虚电路。
目前已建成的帧中继网络大多只提供永久虚电路业务。
帧中继永久虚电路业务模型如图2-1所示。
FR网络FR网络FR网络FRAD :帧中继组装和拆分PVC :永久虚电路LAN :局域网图2-1永久虚电路业务模型2帧中继的基本功能帧中继在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。
帧中继技术
帧中继－标准、技术和网络 第一部分： 帧中继标准综述
帧中继技术的概述
• 帧中继本质上是一种分组交换技术。
－采用帧的形式来封装用户的数据以进行跨网的传输。
• 帧中继网中所包含的基本成分有：
－PVC、Trunk、UNI、NNI、LMI协议
•虚电路业务
－PVC方式和SVC方式 －各PVC利用所设的DLCI值进行寻址 －DLCI代表了PVC的终止点 －DLCI能够具有本地及全网的含义
Network Data Link Physical Data Link Physical Data Link Physical Data Link Physical Network Data Link
Application Presenation
Session
Transport Network Data Link Physical
Transport
Network Data Link Physical
Physical
• IP点到点跨过广域网的方式：
－每个路由器上的第3层操作都要大量消耗CPU的资源，从而使得端到端的延时增大。 －此为当前Internet/Intranet网中传统路由器的方式。因此尽量减少第3层的开销(路由器 的跳数)将会大大简化网络并降低端到端的延时。
Transport
Network Data Link Physical
Physical
• 每个X.25交换机和路由器上的第3层功能增加了用于每个分组的处理时间。 • 而分组交换技术中在第1、2和3层中采用的繁杂的检错和纠错机制增大了端到端 延时。
帧中继－标准、技术和网络 第一部分： 帧中继标准综述
帧中继－标准、技术和网络 第一部分： 帧中继标准综述
第五章 分组交换与帧中继技术讲解
DTEA 交换机A 交换机B
DTEB
释放请求 释放
释放指示
释放确认 确认
释放确认
分组交换技术的产生及原理
交换虚电路的特点：
一次通信具有呼叫建立、数据传输和呼叫释放三个阶 段（面向连接工作方式）。数据分组中不需要包含终 点地址，对于数据量较大的通信传输效率高。
分组交换技术
路由选择
路由选择原则: ①使消息通过网络的平均延迟时间较短。 ②平衡网内业务量，使全网的通过量最大。
实现路由选择的路由算法: 固定路由算法
用于小规模的专用分组网
自适应路由算法 用于大规模的公用分组网
分组交换技术
路由选择
固定路由算法：在网络拓扑结构不变的情况下，根 据网络结构、传输线路的速率、途径交换机的个数 等，预先算出某一个交换机至各目的交换机的路由 表，然后将此表装入交换机的主存储器内。 例
分组交换技术
分组头格式
87654321 通用格式识别符 逻辑信道组号
逻辑信道号 分组类型识别符
分组交换是以存储转发的方式进行工作，在某一时间段内同 一物理信道上可以传送属于多个不同通信终端的分组，即可 以承载多条逻辑信道。
逻辑信道号与逻辑信道组号就是为了在同一物理信道上 区分若干逻辑信道而设置的。
分组交换技术的产生及原理
分组交换技术的产生及原理
分组交换——数据报方式
终端A终端C：采用数据 报方式 （1）数据分组传输时延大 （2）分组时延差别大 （3）对网络故障适应性强
分组交换技术的产生及原理
分组交换——虚电路方式
终端B终端D：采用虚电 路方式 （1）逻辑上的连接 （2）分组中不需要包含终 点地址 （3）传输时延小，时延差 别小
帧中继技术基础
帧中继技术基础数据通信技术的发展数据通信就是进行数据传输和数据交换，把数据源发送的数据信息从一个地方通过传输信道交换设备传送到另一个地方的数据接收设备中，也就是数据信息在发送设备和接收设备之间进行信息传递。
数据通信网是为提供数据通信业务而提供的媒体，随着通信技术的不断发展，数据通信网的交换技术有：电路方式、分组方式、帧方式、和信元方式等。
电路方式是传递信息最简单的方式。
电路方式之一是基于公众交换电话网（PSTN）或ISDN电路交换的原理，当用户要求发送数据时，交换机在主叫用户端及被叫用户端之间连接一条链路。
终端设备通过接入设备（调制解调器（MODEM）或适配器（TA））连到交换机上，经接入设备的拨号在交换机之间构成一条物理链路。
如图1-1所示。
图1-1 利用PSTN/ISDN进行数据通信示意图这种方式属于预分配电路资源系统，即在一次接续中，电路资源预先分配给一对用户固定使用，不管该用户是否有数据在链路中传递，电路一直被这一对用户占用，其它用户无法插入该链路中。
只有该对用户使用完后把该链路释放，其它用户才能使用。
另一种电路方式是采用专线，即数字数据网（DDN）。
DDN一般向用户提供专用数据传递链路，如图1-2所示。
图1-2利用专线联接方式进行数据通信电路方式的主要特点是为通信的两端建立物理连接，它有如下优点：①信息传输时延小，因为它是一个固定物理连接，信息传输的时延也是固定的。
②电路是“透明”的。
发送端和接收端传递的信息并没有限制在某一个协议下，只要终端设备认可，任何协议的信息都可以传递。
③信息传递的吞吐量大。
可以根椐信息量的大小来选择信息的传递带宽。
它的缺点是资源比较浪费。
基于PSTN或ISDN电路方式至少要占用一路话路，即64Kbps。
如果传递的信息不到64Kbps，占用的带宽也不能减小，其它用户也不能享用。
基于DDN的电路方式虽然可以根据需要分配带宽，但对信道的占用也是半永久性的，用户一旦租用，即使没有信息传递，其带宽也不能由其它用户享用，因此，DDN 一般用于对实时性和可靠性要求较高的业务。
帧中继技术简介
帧中继技术简介帧中继是一种典型的包交换技术。
包交换技术能够使网络节点工作站动态的分享网络介质和可用带宽。
包交换网络支持可变长度数据包，数据的传输更加有效和灵活。
所有的数据包基于交换机制在不同的网段之间进行传递，直到到达最终的目的地。
包交换网络使用统计复用技术控制网络接入，使网络带宽的使用更加灵活和高效。
目前流行的绝大多数局域网应用，包括以太网和令牌环在内，都属于包交换网络。
帧中继可以看做是X.25协议的简化版本，它省略了X.25协议所具有的一些强健功能，例如窗口技术和丢失数据重发技术等。
这主要是因为目前帧中继技术所使用的广域网环境比起七、八十年代X.25协议普及时所存在的网络基础设施，无论在服务的稳定性还是质量方面都有了很大的提高和改进。
此外，帧中继与X.25不同，是一种严格意义上的第二层协议，所以可以把一些复杂的控制和管理功能交由上层协议完成。
这样就大大提高了帧中继的性能和传输速度，使其更加适合广域网环境下的各种应用。
帧中继设备帧中继网络环境下的设备可以分为两大类，即数据终端设备（DTE）和数据电路终端设备（DCE）。
DTE可以被理解成是网络的末端设备，通常被放置在用户区域，直接由用户所有和控制。
DTE设备包括网络终端，个人计算机，路由器和网桥等。
DCE是由运营商所有的网络互联设备，主要用来提供网络的时钟和交换服务，可以通过广域网对数据进行传输。
通常，DCE设备主要是指包交换机。
帧中继网络环境下，DTE和DCE设备之间的关系如图所示：DTE和DCE设备之间的连接由物理层组件和数据链路层组件两部分组成。
其中，物理层组件定义设备连接的机械，电气，功能和程序规范；而数据链路层组件则主要定义设备之间的连接协议。
帧中继网络实现目前所使用的绝大多数帧中继网络都是由服务提供商负责进行管理和维护，这就是我们通常所说的公用帧中继服务。
帧中继技术无论是在公用运营商网络还是专用企业网络上都可以实现，下面，我们就来对这两种不同的FR网络类型进行一下简单的介绍。
通信原理帧中继的应用
通信原理帧中继的应用1. 什么是帧中继？帧中继是一种用于数据通信中的传输技术，通过将网络数据划分为固定大小的数据帧，并将这些帧传输到目标设备，实现数据的高效传输。
帧中继技术在现代通信系统中得到广泛应用，特别是在局域网和广域网中。
2. 帧中继的原理帧中继通过将传输的数据划分为固定大小的数据帧进行传输，以提高数据传输的效率和可靠性。
具体原理如下：•帧的划分：数据被划分为多个帧，每个帧都包含了一定的数据和控制信息，如源地址、目的地址、帧序号等。
帧的划分可以根据具体的协议和传输需求进行设置。
•帧的传输：帧通过物理传输介质（如电缆、光纤等）进行传输，每个帧都具有独立的传输路径。
传输路径上的节点将帧接收并转发给下一个节点，直到帧到达目标设备。
•帧的重组：在目标设备接收到传输过来的帧后，根据帧中的控制信息将这些分散的帧重新组合成完整的数据。
帧中继通过将数据划分为帧并进行传输，可以提高数据的传输效率和可靠性。
同时，帧中继技术还具有较强的容错性，能够在部分帧丢失的情况下仍然能够完成数据的传输。
3. 帧中继的应用场景帧中继技术在通信领域具有广泛的应用场景，下面列举一些常见的应用场景：•局域网连接：帧中继技术可以用于将不同局域网之间进行连接，实现数据在局域网之间的传输。
通过帧中继，不同局域网之间的设备可以实现无缝的数据通信。
•广域网接入：帧中继可以作为广域网接入技术的一种选择，将本地网络连接到广域网。
通过帧中继连接，本地网络可以利用广域网的传输能力，实现与远程网络的通信。
•数据中心互联：在大型数据中心中，帧中继可以用于互联不同的数据中心，实现数据的共享和传输。
通过帧中继，数据中心之间可以实现高速、可靠的数据传输。
•远程监控：帧中继技术可以用于远程监控场景中，将监控设备与监控中心进行连接。
通过帧中继连接，监控数据可以实时传输到监控中心，方便对远程设备进行监控和管理。
•物联网应用：在物联网应用中，帧中继可以用于连接不同的物联网设备，实现物联网设备之间的数据传输。
帧中继网与X.25
FA
I
FCS F
DLCI(高阶)
C/R EAB(0)
DLCI(低阶) FECN BECN DE EAB(1)
图5-2 帧中继的帧格式
帧中继的帧格式（二）
• 帧中继的帧由4个字段组成：标志字段F、地址字 段A、信息字段I和帧校验序列字段FCS。各字段 内容及作用如下：
(1) 标志字段F：一个字节，是一个特殊的比特组 01111110，它的作用是标志一帧的开始和结束。
• 帧中继设计思想非常简单，将X.25协议规定的网络节点之间、 网络节点和用户设备之间每段链路上的数据差错重传控制推 到网络边缘的终端来执行，网络只进行差错检查，从而简化 了节点机之间的处理过程。
FR网络的组成
Host
UNI
帧中继网
UNI
Router Bridge
FRS
FRS
网桥
UNI
Router
(4)在X.25网中，各结点都要对用户数据进行检错和 纠错，在数据链路层和网络层设置流量控制，而帧 中继网的差错控制和流量控制主要由高层协议完成。 X.25网在网络层设置路由选择功能，而帧中继则 是在数据链路层进行永久虚电路的映射。
帧中继网和X.25网的比较（六）
(5)分组交换网是在网络层中实现多路复用，而帧中 继则是在数据链路层实现多路复用。
FRS
UNI
FRS UNI
Router
NTU/DTU
用户-网络接口
FRS：帧中继交换机
图5-1 帧中继网的组成示意图
FR网中的设备分类
• FR网交换设备FRS
▫ Frame Relay Switch； ▫ 属于网络服务提供者设备； ▫ 如帧中继交换机、具有帧中继接口的分组交换机和其它
网管心得 帧中继协议及技术
网管心得 帧中继协议及技术X.25协议在制定时，由于技术条件等因素的限制，终端和网络节点缺乏智能性，且存在诸如通信速率低、误码率高等不足，因此不适应网络的应用。
随着低误码率的光纤网和高智能终端的出现，帧中继协议应运而生，它能够满足当前的网络需求，为用户提供高速的数据传输服务。
帧中继协议是一种用于局域网互联的广域网（WAN ）协议，它是在X.25协议分组交换技术的基础上发展而来的一种快速分组交换技术，是改进了的X.25协议。
在帧中继协议中只完成数据链路层核心的功能，简单而高效。
帧中继协议工作于OSI 参考模型的物理层和数据链路层，其结构如图3-46所示。
数据链路层（核心层）物理层物理层数据链路层网络层传输层会话层表示层应用层帧中继OSI 参考模型图3-46 帧中继分层结构与OSI 参考模型对应关系与HDLC 协议一样，帧中继采用帧作为传输的基本单位，其帧格式中，省去了控制字段，如图3-47所示。
FAddressInformationFCSF8可变长变168 bit 16或32图3-47 帧中继帧格式在帧中继帧格式中，其Information （数据）字段长度可变，其最大默认长度为1600，另外，其Address （地址）字段包括16、24和32bit 三种不同类型，其格式如图3-48所示。
EA=0EA=1C/R DEBECNFECNDLCI （高位）DLCI （低位）EA=0EA=1C/R DE BECNFECNDLCI （高位）DLCI （低位）EA=0DCDLCI （低位）EA=0EA=1C/R DEBECNFECN DLCI （高位）DLCI （低位）EA=0DLCI （低位）EA=0DC DLCI （低位）16bit 地址格式24bit 地址格式32bit 地址格式图3-48 帧中继协议3中类型帧地址格式● DLCI 具有低位和高位两种类型，该字段为数据链路标识符，用来标识每一个PVC （虚电路），通过它能够区分该帧属于哪一条虚电路。
帧中继概述
拥塞控制机制（续）
• 帧中继丢弃合格位（DE）：用于指示帧的重要性 是否比其他帧低，位于帧中继帧头的地址字段中。 DTE设备将DE位设置为1，指出该帧的重要性比 其他帧低，当网络发生拥塞时，DCE设备将首先 丢弃DE位被设置的帧，然后再丢弃其他帧。这降 低了拥塞发生时帧中继DCE设备将重要数据丢弃 的可能性。 • 帧中继错误检验：帧中继错误检验机制采用CRC， 只进行错误检验而不是纠错。
– 数据链路连接标识符（DLCI）：帧中继交换机上PVC号，只有本地意义。 – 本地管理接口（LMI）：帧中继交换机对帧中继DTE设备发送的LMI请求 进行响应。通过这种机制，将其配置的DLCI告知帧中继DTE设备。DLCI 只在本地有意义，即目标PVC可以不使用相同的DLCI号。 下图说明帧中继交换机和帧中继DTE设备之间发生的事件，从下图可知，路由 器将LMI存活（keepalive）消息发送给帧中继交换机，后者对此进行响应，并 将合适的DLCI信息发送给路由器。
帧中继验证命令
• Show frame-relay vc
– 输出DLCI编号、PVC状态以及收到这些DLCI的接口、PVC creat time和last time PVC status changed – PVC状态有三种:
• Active state(活动状态) 所有都是活动的，路由器可以交换信息。 • Inactive state(非活动状态）路由器的接口是活动的，并和所连接的 交换局正常工作，但是远程路由器没有正常工作。 • Deleted state（删除状态）接口没有收到交换机的任何LMI信息。可 能是映射问题或线路失效。
帧中继帧的格式
标记（Flag）：指示帧的开始和结束。该字段值总是7E。 地址字段： DLCI：由10位组成，是帧头中必不可少的，是DTE和DCE之间 的虚连接。每条被多路复用到物理信道中的虚连接都由一个唯一 的DLCI标识。DLCI值只有本地意义，即只在其所在的物理信道中 是唯一的。 拥塞控制：由3位组成，用于控制帧中继拥塞通知机制，位于地址 字段中的最后3位，分别是前向显示拥塞通知（FECN位）、后向 显示拥塞通知（BECN位）和丢弃合格（DE）位。 若FECN位设置为1，表示告诉终端DTE设备，该帧从信源传 输到信宿的过程中遇到过拥塞情况。若BECN位设置为1，指 出该帧从信源传输到信宿的相反方向上发生拥塞。使用 FECN和BECN字段的好处是高层协议可以根据这些指示采取 措施，如启用流量控制机制。丢弃合格（DE）由DTE设备设 置，以指出该帧的重要性比其他帧低。当网络发生拥塞时， 被标记为“丢弃合格”的帧将优先于其他的帧被丢弃。在帧 中继网络中实现了基本的优先级机制。
帧中继(FR)技术考试题
帧中继（FR）技术考试题一、填空题1.帧中继具有吞吐量高、（时延低），适合突发性业务等特点。
2.帧中继技术主要应用在（广域网）中，其支持多种数据型业务。
3.帧中继传送数据使用的传输链路是（逻辑连接）。
4.与分组交换一样，帧中继采用（面向连接）的交换技术。
5.帧标志用于帧定位，值为（01111111）。
6.数据链路连接标识是帧中继的（地址）字段。
7.命令响应比特在帧中继网路中（透明）传输。
8.地址段扩张比特在帧中继网中用于指示地址是否（扩张）。
9.丢弃指示比特用于指示在网路拥塞情况下丢弃信息帧的（适用性）。
10.FSC为帧序列校验序列用于保证在传输过程中帧的（正确性）。
11.帧中继的虚电路是由多段DLCI的逻辑连接而构成的（端到端）的逻辑信道。
12.帧中继采用拥塞（告知）比特来实现拥塞控制。
二、单项选择题1.帧中继网中，交换单元—帧的信息长度比分组长度要长，预约的最大帧长度至少要达到（B）字节/帧，适合封装局域网的数据单元。
A、1300B、1600C、1900D、21002.帧中继用户数据包括控制字段和信息字段，其长度是可变的，信息字段的内容应由整数个（B）比特组构成。
A、4B、8C、16D、323.目前，帧中继可以提供的速率是（A）/2Mbit/s。
A、1.5B、2.5C、3.5D、4.5三、多项选择题1.帧中继技术主要应用在广域网（W AN）中，其支持多种数据型业务如局域网互连、远程计算机辅助设计和辅助制造的（ABCD）等。
A、文件传送B、图像查询C、图像监视D、会议电视2.帧中继采用面向连接的交换技术，可以提供（AB）业务。
A、交换虚电路B、永久虚电路C、模拟交换电路D、数字交换电路3.PVC管理协议描述用户/网络间接口（IJNI）以及网络/网络接口（NNI）如何相互交换有关接口和PVC的状态，其主要内容包括（ABCD）等。
A、接口的有效性B、各PVC当前的状态C、PVC的增加D、PVC的删除4.网管中心的主要功能是负责全网的（ABCD）和安全管理等。
帧中继
（1）获知路由器被分配了哪些DLCI，确定PVC的操作状态，有哪些可用的PVC等；发送维持分组，以确保
PVC处于激活状态。
r1(config)#int s1/1
r1(config-if)#encapsulation frame-relay
封装帧中继。帧中继有两种封装类型，cisco和ietf，默认的封装类型是cisco，如果连接到一台非思科的
router(config)#host r4
（2）多点子接口（multipoint）
使用一个单独的子接口来建立多条PVC，这些PVC连接到远程路由器的子接口或物理接口。在这种情况下，所有
连接到这个子接口的远程路由器的子接口或物理接口的IP地址同属于一个子网。这里的多点子接口和物理接口
一样，仍然会受到水平分割的限制。
点到点子接口可以解决路由的水平分割问题，但因为要使用多个子网，会造成IP地址的浪费，多点子接口
完成，所以大大缩短了节点的延时，提高了网内数据的传输速率。这主要是因为目前帧中继技术所使用的广
域网环境比起20世纪七八十年代X.25协议普及时所存在的网络基础设施，无论在服务的稳定性还是质量方面
都有了很大的提高和改进。帧中继是一种严格意义上的第二层协议，所以可以把一些复杂的控制和管理功能
交由上层协议完成。这样就大大提高了帧中继的性能和传输速度，其更加适合广域网环境下的各种应用。
DCE线缆无关。为了帧中继交换，需要把它改变成
DCE，路由器默认是DTE
frame-relay(config-if)#frame-relay route 103 interface serial1/1 301
在承诺信息速率的测量间隔内交换机准许接受和发送的最大数据量，以b/s为单位。
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2015-6-13
帧中继子接口
作用：子接口使一个单一的物理接口能够被视 为多个虚拟接口。 对于网络层而言，子接口和主接口没有区别， 都可通过配置PVC与远端设备相连。 子接口又可分为两种：点到点point-to-point子 接口和点到多点multipoint子接口。 点到点的子接口不需要配置静态地址映射，利 用反转ARP就可知道对方IP地址对应的DLCI
frame-relay intf-type {dte|dce|nni}
默认接口类型为DTE DCE类型只有在设备用作帧中继交换或者模拟 帧中继设备时才使用，NNI是用在帧中继交换 机之间的接口类型。 如果封装成DCE，必须在此之前在全局配置层 配置命令： frame-relay switching
23
帧中继配置示例 －参见教材
1．配置帧中继IETF DTE示例 2．配置帧中继IETF DCE示例 3．配置帧中继子接口－点到点子接口示例 4．配置帧中继子接口－点到多点子接口示例 5．配置帧中继交换示例
2015-6-13
第11章 帧中继技术
路由与交换技术
24
第11章 帧中继技术 路由与交换技术 5
2015-6-13
帧中继格式
2015-6-13
第11章 帧中继技术
路由与交换技术
6
1．帧标志FLAG ：用于帧定位，帧中继标志 的编码是01111111。 2. 帧中继头 数据链路连接标识（DLCI）用于区分不同的 帧中继连接，是帧中继的地址字段。 命令响应位（C/R） 在帧中继网络中透明传输。 地址段扩张位（EA）用于指示地址是否扩张 BECN可以由拥塞的网络置位来通知帧中继接 入设备启动避免拥塞的程序。帧中继网络拥塞 时，网络的任务是识别拥塞的状态及设置前向 拥塞告知比特FECN。
2015-6-13
第11章 帧中继技术
路由与交换技术
10
本地管理信息（LMI）协议就是用来检测虚电 路是否可用。3种本地管理信息协议：ITU-T Q.933 Annex A、ANSI T1.617 Annex D和 Cisco格式，它们的基本工作方式都是：DTE 设备每隔一定时间发送一个全状态请求Status Enquiry报文去查询虚电路的状态。 提供一套合理的带宽管理和防止阻塞的机制， 用户有效利用预先约定的带宽，即承诺的信息 速率－－CIR技术
第11章 帧中继技术 路由与交换技术 16
2015-6-13
配置动态反转ARP
frame-relay inverse-arp [ip] [DLCI] no frame-relay inverse-arp [ip] [DLCI] 默认开启
2015-6-13
第11章 帧中继技术
路由与交换技术
17
第11章 帧中继技术 路由与交换技术 14
2015-6-13
配置地址映射
frame-relay map ip ip-address DLCI[broadcast|ietf|cisco] no frame-relay map ip ip-address 在对端设备不支持反转ARP（动态地址映射） 协议时，本地端必须配置静态地址映射才能通 信，设置静态映射之后，反转ARP自动失效。
用户在配置设置该参数时必须和帧中继网络的 接入设备（DCE端）一致，系统默认是Q933A 一般提供ANSI类型。
2015-6-13
第11章 帧中继技术
路由与交换技术
19
配置帧中继交换
frame-relay route in-dlci interface serial number out-dlci RGNOS系列路由器支持帧中继的交换功能， 用此功能可以将路由器模拟成局域网络中的交 换机。 本地接口上DCE上的DLCI设定为in-dlci，而另 外一个同步接口serial number上的DCE的 DLCI设定为out-dlci。
第11章 帧中继技术
路由与交换技术
12
配置接口封装协议
encapsulation frame-relay [ietf]
系统默认封装的帧中继的格式是Cisco，如果 没有特殊的使用场合，则配置ietf类型
2015-6-13
第11章 帧中继技术
路由与交换技术
13
配置帧中继协议的接口类型
第11章 帧中继技术 路由与交换技术 21
2015-6-13
帧中继子接口
点到多点的子接口－－可通过反转ARP协议动 态学习或通过手工静态配置，使每条PVC都能 与其相连的远程DTE建立地址映射关系。 具有反转ARP能力的所有点到点子接口和多点 子接口都需要frame-relay interface-dlci命令， 而使用静态寻址的多点子接口则不需要此命令。
2015-6-13
第11章 帧中继技术
路由与交换技术
11
帧中继配置技术
配置的主要内容有：配置接口封装协议、配置 动态或者静态地址映射、配置本地管理接口 LMI参数（可选）、配置帧中继交换（可选）、 配置帧中继子接口（可选）、配置负载压缩 （可选）、配置TCP/IP报头压缩（可选）、 配置DLCI优先等级（可选）、创建接口的广 播队列（可选）。
第11章 帧中继技术 路由与交换技术 9
2015-6-13
用户可用的DLCI范围是16～1007。 帧中继的地址映射是把对端设备的IP地址与本 地的DLCI相关联，以使得网络层协议使用对 端设备的IP地址能够寻址到对端设备。 反转ARP可以使帧中继动态地学习到网络协议 的IP地址，利用反转ARP的请求报文请求下一 跳的协议地址，并在反转ARP的响应报文中获 取IP地址，放入DCLI和IP地址的映射表中。
2015-6-13
第11章 帧中继技术
路由与交换技术
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子接口配置－创建子接口
interface serial number.subinterface-number [multipoint|point-to-point] 默认封装为点到多点。
2015-6-13
第11章 帧中继技术
路由与交换技术
第9章 帧中继技术
第9章 帧中继技术
9.1 9.2 9.3 9.4 9.5
帧中继概述
帧中继格式 帧中继技术特点 帧中继配置技术 帧中继监控和维护
2015-6-13
第11章 帧中继技术
路由与交换技术
2
帧中继基本功能
帧中继（Frame-Relay，FR）技术是在分组技术充分 发展，数字与光纤传输技术和计算机技术日益成熟的 条件下发展起来的。 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，大大简化了 节点机之间的协议； 帧中继采用虚电路技术，具有吞吐量高、时延低、适 合突发性业务等特点。 帧中继主要应用在广域网（WAN）中，支持多种数 据型业务，如局域网互联、图像查询、图像监视和会 议电视等。由于帧中继高效简单，又可以实现一对多 的连接，因此得到了广泛的应用。
8
帧中继技术特点
帧中继建立连接时是非对等的，用户端一般是 数据终端设备（DTE），而提供帧中继网络服 务的设备是数据电路终端设备（DCE），一般 由帧中继运营商提供。 帧中继协议是一种统计方式的多路复用服务， 允许在单一物理传输线路上能够提供多条虚电 路 每条虚电路是用数据链路连接标识（Data Link Connection Identifier，DLCI）来标识
3
2015-6-13
第11章 帧中继技术
路由与交换技术
帧中继工作原理
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 帧不需要在第三层处理，能在每个交换机中直 接通过，即帧的尾部还未收到前，交换机就可 以把帧的头部发送给下一个交换机，一些属于 第三层的处理（如流量控制）留给了智能终端 去处理。 帧中继采用统计复用，即按需分配带宽，适用 于各种具有突发性数据业务的用户。
2015-6-13
第11章 帧中继技术
路由与交换技术
15
Ietf－指示帧中继进程使用IETF帧中继封装方 法。 与一个帧中继网络上的指定使用cisco封装的 设备时，使用cisco关键字。 可以覆盖接口配置命令encapsulation framerelay 所指定的方法。 不指定cisco或者关键字将使用encapsulation frame-relay所设置的属性。 当网络协议需要使用广播功能时使用关键字 Broadcast。在IP网络上使用OSPF或者 EIGRP路由协议时，使用该关键字尤其重要。
第11章 帧中继技术 路由与交换技术 4
2015-6-13
帧中继与X.25协议的主要差别
帧中继带宽较宽。 帧中继的层次结构中只有物理层和链路层，舍去了 X.25的分组层。 帧中继采用D通道链路接入规程LAPD，X.25采用 HDLC的平衡链路接入规程LAPB。 帧中继可以不用网络层而只使用链路层来实现复用和 转接。 与X.25相比，帧中继在操作处理上做了大量简化。不 需要考虑传输差错问题，其中间节点只做帧的转发操 作，不需要执行接收确认和请求重发等操作，差错控 制和流量均交由高层端系统完成。
第11章 帧中继技术 路由与交换技术 7
2015-6-13