分组交换与帧中继比较

分组交换与帧中继比较
一．摘要
分组交换是以分组为单位进行传输和交换的，它是一种存储-转发交换方式，即将到达交换机的分组先送到存储器暂时存储和处理，等到相应的输出电路有空闲时再送出。

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。

二．综述
1.分组交换技术
分组是由分组头和其后的用户数据部分组成的。

分组头包含接收地址和控制信息，其长度为3--10B，用户数据部分长度是固定的，平均为128B，最长不超过256B。

同一分组网内分组长度是固定的，而不同分组网分组长度可以不同。

路由选择确定了输出端口和下一个节点后，必须使用交换技术将分组从输入端口传送到输出端口，实现输送比特通过网络节点。

分组交换技术是在计算机技术发展到一定程度，人们除了打电话直接沟通，通过计算机和终端实现计算机与计算机之间的通信，在传输线路质量不高、网络技术手段还较单一的情况下，应运而生的一种交换技术。

分组交换也称包交换，它是将用户传送的数据划分成多个更小的等长部分，每个部分叫做一个数据段。

在每个数据段的前面加上一些必要的控制信息组成的首部，就构成了一个分组。

首部用以指明该分组发往何地址，然后由交换机根据每个分组的地址标志，将他们转发至目的地，这一过程称为分组交换。

进行分组交换的通信网称为分组交换网。

分组交换实质上是在“存储—转发”基础上发展起来的。

它兼有电路交换和报文交换的优点。

在分组交换方式中，由于能够以分组方式进行数据的暂存交换，经交换机处理后，很容易地实现不同速率、不同规程的终端间通信。

2.分组传送过程
a.分组交换网以“分组”作为数据传输单元，每一个分组的首部都含有地址等控制信息。

b.分组交换网中的结点交换机根据收到的分组的首部中的地址信息，把分组转发到下一个结点交换机。

用这样的存储转发方式，最后分组就能到达最终目的地。

c.接收端收到分组后剥去首部还原成报文。

d. 最后，在接收端把收到的数据恢复成为原来的报文。

3.分组交换方式
1).分组交换有两种工作方式：
a虚电路方式
b.数据报方式
2).虚电路和逻辑信道的主要区别
a.虚电路是主、被叫DTE之间建立的虚连接；而逻辑信道是在DTE与交换机接口或网内中继线上分配的，代表了信道的一种编号资源。

b.一条虚电路由多个逻辑信道连接而成，每条线路的逻辑信道号的分配是独立进行的。

c.一条虚电路具有呼叫建立、数据传输和呼叫释放过程。

永久虚电路可在预约时由网络建立，也可通过预约予以清除；而逻辑信道是一种客观存在，它有占用和空闲的区别，但不会消失。

4.分组交换特点
1).线路利用率更高
因为结点到结点的单个链路可以由很多分组动态共享。

分组被排队，并被尽可能快速地在链路上传输。

2).数据率转换
一个分组交换网络可以实行数据率的转换：两个不同数据率的站之间能够交换分组，因为每一个站以它的自己的数据率连接到这个结点上。

3).排队制
当电路交换网络上负载很大时，一些呼叫就被阻塞了。

在分组交换网络上，分组仍然被接受，只是其交付时延会增加。

4).支持优先级
在使用优先级时，如果一个结点有大量的分组在排队等待传送，它可以先传送高优先
级的分组。

这些分组因此将比低优先级的分组经历更少的时延。

5. 帧中继技术
帧中继（Frame Relay）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。

由于光纤网的误码率（小于10^-9）比早期的电话网误码率（10^-4~10^-5）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。

帧中继是一种先进的广域网技术，实质上也是分组通信的一种形式，只不过它将X.25分组网中分组交换机之间的恢复差错、防止阻塞的处理过程进行了简化。

6.帧中继的特点
1.与X.25相比，帧中继在第2层增加了路由的功能，但它取消了其他功能，例如在帧中继节点不进行差错纠正，因为帧中继技术建立在误码率很低的传输信道上，差错纠正的功能由端到端的计算机完成。

2.在帧中继网络中的节点将舍弃有错的帧，由终端的计算机负责差错的恢复，这样就减轻了帧中继交换机的负担。

3.与X.25相比，帧中继不需要进行第3层的处理，它能够让帧在每个交换
机中直接通过，即交换机在帧的尾部还未收到之前就可以把帧的头部发送给下一个交换机。

4一些第3层的处理，如差错/流量控制，留给智能终端去完成。

7. 帧中继的协议结构与帧格式
帧中继的协议结构可以分为
用户平面（U—Plane）
控制平面（C—Plane）
8.帧格式
帧方式链路接入规程（Link Access Procedures to Frame Mode Bearer Services，LAPF）是帧方式承载业务的链路接入规程
其帧格式如图所示。

9.帧中继交换原理
帧中继采用统计复用技术，每一条线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进行连接。

在每一帧的帧头中都包含虚电路号--数据链路连接标识符 (DLCI)，这是每一帧的地址信息。

帧中继的虚电路是由多段DLCI的逻辑连接链接而构成的端到端的逻辑链路。

目前帧中继网主要提供永久虚电路(PVC)业务，每一个节点机中都存在PVC 路由表，每一个节点机中的PVC路由表是由网络管理部门建立的。

在PVC路由表中包含每一条虚电路的输入链路号和在该输入链路上的DLCI值及对应的输出链路号和在输出链路上的 DLCI值。

10.帧中继交换示意图
三.体会与展望
在这一周的设计过程中我遇到了很多困难，但通过从网上，书本上查阅资料与自己的学习,我最终完成了设计任务。

在反复修改与翻书的过程中，我理解了很多以前不理解的知识，对宽带网技术有了更深层次的感性和理性认识,并且培养和锻炼了我的实际动手设计的能力。

经过这次实习，我深深地感受到，学习知识，一定要亲自动手总结、设计，不然是无法发现自己的问题的。

本次设计我收获很大，我会继续不断努力，学习好专业知识并且达到熟练的地步。

四.参考文献
[1]申普兵.宽带网络技术.人民邮电出版社,2004.1。