帧中继基本原理

4.4.1 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。网络不进行纠错、重发、流量控制等。

帧不需要确认，就能够在每个交换机中直接通过，若网络检查出错误帧，直接

将其丢弃；一些第二、三层的处理，如纠错、流量控制等，留给智能终端去处理，从而简化了节点机之间的处理过程。

帧中继承载业务有下列特点：

全部控制平面的程序在逻辑上是分离的；

物理层的用户平面程序使用I.430/I.431建议，链路层的用户平面程序使用Q.922建议的核心功能，能够对用户信息流量进行统计复用，并且可以保证在两个S 或T 参考点之间双向传送的业务数据单元的顺序。

第二层第一层

用户网络用户UNI UNI

图2-2 帧中继的协议结构

3 帧中继论坛标准

FRF.1 用户--网络接口实施协定；

FRF.2 网络--网络接口实施协定；

FRF.3 多协议包封实施协定；

FRF.4 SVC 用户--网络接口实施协定；

FRF.5 帧中继与ATM PVC 网络互通实施协定；

FRF.6 帧中继业务用户网络管理实施协定；

FRF.7 帧中继PVC 广播业务和协议描述实施协定；

FRF.8 帧中继与ATM 业务互通实施协定。

4.4.2 帧中继的协议结构和核心功能

1 关于协议结构

用用用

C 用用

U 用用U 用用C 用用用用用

图1-3用户—网络接口

帧中继的设计对OSI 七层模型的二、三层实行了结合和简化。帧中继协议的参考模型在用户终端侧除了完成物理层和链路层的功能之外，仍需要实现数据通信高层协议的功能，但在网络侧仅需实现低层功能。

帧中继业务和控制平面（C 平面）及用户平面（U 平面）有关，他们都是ISDN 协议参考模型的一部分。控制平面用于交换控制信息，用户平面用于交换和控制用户信息。C 平面和U 平面的接口有两种类型：用户—网络接口（UNI ）、网络—网络

接口（NNI）。图1-3是用户—网络接口。

2 帧中继的核心功能

帧中继的核心功能基于ITU-T Q.921和ANSI T1602-1988。包括：帧的定界、定位和透明性；虚电路的复用和解复用；检测帧长是不是整数字节；检测帧长，不能太长或太短；阻塞控制。

4.4.3 帧中继的协议

1 数据链路层帧方式接入协议(LAPF)

1) LAPF基本特性

LAPF(Link Access Procedures to Frame Mode Bearer Services)是帧方式承载业务的数据链路层协议和规程，包含在ITU-T建议Q.922中。LAPF的作用是在ISDN用户-网络接口的B、D或H通路上为帧方式承载业务，在用户平面上的数据链路(DL)业务用户之间传递数据链路层业务数据单元(SDU)。

LAPF使用I.430和I.431支持的物理层服务，并允许在ISDN B/D/H通路上统计复用多个帧方式承载连接。LAPF也可以使用其它类型接口支持的物理层服务。LAPF的一个子集，对应于数据链路层核心子层，用来支持帧中继承载业务。这个子集称为数据链路核心协议(DL-CORE)。LAPF的其余部分称为数据链路控制协议(DL-CONTROL)。

LAPF提供两种信息传送方式：非确认信息传送方式和确认信息传送方式。2) LAPF帧结构

LAPF的帧由5种字段组成：标志字段F、地址字段A、控制字段C、信息字段I和帧检验序列字段FCS。

F：标志 A：地址 C：控制 I：信息 FCS：帧校验序列

图1-4 LAPF的帧结构

标志字段(Flag)是一个特殊的八比特组01111110(7E)，它的作用是标志一帧的开始和结束。在地址标志之前的标志为开始标志，在帧校验序列(FCS)字段之后的标志为结束标志。

地址字段A的主要用途是区分同一通路上多个数据链路连接，以便实现帧的复用/分路。地址字段的长度一般为2个字节，必要时最多可扩展到4个字节。地址字段通常包括地址字段扩展比特EA，命令/响应指示C/R，帧可丢失指示比特DE，前向显式拥塞比特FECN，后向显示拥塞比特BECN，数据链路连接标识符DLCI和DLCI 扩展/控制知识比特D/C等7个组成部分。

图1-5 两个字节的地址字段