帧中继

１帧中继技术产生的背景及其特点

本世纪８０年代，很多用户在本地采用了局域网（ＬＡＮ）技术。一个公司、企业、机关以ＬＡＮ将本单位的多台个人计算机连接起来，共享本地网络资源，同时通过网桥或路由器接入公共电信网。这类用户的数据特点是数据量大、突发性高。除ＬＡＮ外，计算机辅助设计（ＣＡＤ）、计算机辅助制造（ＣＡＭ）以及图像传送业务也具有突发性特点，这是因为他们的文件数据量往往很大，比如一张普通的Ｘ光片就会有８兆的数据量。

用分组网为这些用户开放业务，由于用户要传送的数据量大，而分组网的接入速率低、传送时延长，用户收发信息要作长时间的等待，会令用户不满意。如果用数字数据网（ＤＤＮ）数字数据专线为这些用户开放业务，通信效率虽然提高了，但费用较贵。来自用户的新的通信需求促使人们考虑采取新的通信技术。

与此同时，网络技术发生了很大变化。用户设备的智能化程度普遍提高，中继传输线已经普遍采用了光纤，光纤传输性能高，误码率低。在这种情况下，纠错和流量控制问题可以由用户设备上的高层协议解决，网络协议可以简化。由此，人们对分组交换协议进行了简化，产生了帧中继（ＦＲ）技术。

帧中继是一种快速分组交换技术，同Ｘ．２５分组交换技术相比，它具有下列特点：

（１）帧中继继承了Ｘ．２５分组交换统计复用的特点，通过在一条物理电路上复用多条虚电路，在用户间动态地分配数据带宽资源，提高了线路利用率。

（２）帧中继大大简化了Ｘ．２５通信协议，网络在信息处理上只检错、不纠错，发现出错帧就予以丢弃，将端到端的流量控制交给用户终端来完成，减轻了网络交换机的处理负担，降低了用户信息的端到端传送时延。

（３）帧中继为用户提供了一种优惠的计费政策，即按照承诺的信息速率（ＣＩＲ）来收费，并保证低于ＣＩＲ的信息的传送；同时，允许用户传送高于ＣＩＲ的数据信息，这部分信息传送不收费，网络空闲时予以传送，拥塞时予以丢弃。

（４）帧中继的帧长较长（可达４０９６字节），在传送帧长较长（１５００字节左右）的局域网数据信息帧时效率较高，适合于实现局域网互联。

２帧中继业务及应用

帧中继网提供永久虚电路（ＰＶＣ）和交换虚电路（ＳＶＣ）两种基本业务。永久虚电路是指在帧中继用户终端建立固定的虚电路连接，并在其上提供数据传送业务；交换虚电路是指在两个帧中继用户之间通过虚呼叫建立虚电路，在建立好的虚电路上进行用户数据的传送，用户终端通过呼叫清除操作来终止虚电路。目前建成的帧中继网大多只提供ＰＶＣ业务。

帧中继最典型的应用是进行局域网互联。帧中继可以为要求进行互联的局域网用户提供高速率、低时延、适合突发性数据传送并能有效防止拥塞的数据传送业务。例如，帧中继可为Ｉｎｔｅｒｎｅｔ站点之间互联提供中继信道。

帧中继可为高分辨率可视图文、ＣＡＤ、ＣＡＭ等需要传送高分辨率图形数据的用户，以及需要传送数据量大的大型文卷用户提供高通过量的数据传送业务。

帧中继还可为大用户提供虚拟专用网业务，即利用帧中继网的部分网络资源构成一个相对独立的逻辑分区，接入这个分区的用户共享分区内的网络资源，它们之间的交互作用（如数据传送、信令传送等）相对独立于整个帧中继网之外，分区内设置相对独立的网管系统，形成一个虚拟专用网。

３帧中继接口协议及帧格式

帧中继接口包括帧中继用户网络接口（ＵＮＩ）和帧中继网络网络接口（ＮＮＩ）。两种接口在网络中的位置及协议的堆栈结构。

在采用ＰＶＣ连接的情况下，帧中继协议分为两层：物理层和核心链路层。

物理层可以采用Ｘ．２１、Ｖ．３５、Ｇ．７０３或Ｉ．４３０／Ｉ．４３１接口，ＵＮＩ接口的速率可为９．６ｋｂｉｔ／ｓ～２Ｍｂｉｔ／ｓ，ＮＮＩ接口的速率可为２Ｍｂｉｔ／ｓ～１５５Ｍｂｉｔ／ｓ。

帧中继用户网络接口和网络网络接口核心链路层的协议主要完成下列功能：

.帧定界、定位和透明性；使用帧头地址字段完成数据链路的复用／解复用；

.进行帧传输差错检测（不纠错）；检测传输帧在“０”比特插入之前和删除之后是否由整数个字节构成；.检测帧长是否正确；.拥塞控制功能。

帧中继用户网络接口和网络网络接口的帧格式，网络中各节点内的帧中继处理模块根据帧头中数据链路连接标识符（ＤＬＣＩ）和帧中继永久虚电路／交换虚电路路由表对每个帧进行寻址。标志字段的值为“０１１１１１１０”，用于进行帧定界。在地址字段之前的标志为开始标志，出现在帧校验序列（ＦＣＳ）之后的标志则为结束标志。

地址字段用于区分不同的帧中继连接，实现帧复用，仅具有本地意义。地址字段一般采用两个字节，也可由传输双方协商决定采用３或４个字节。地址字段的格式。

在地址字段中各部分的含义如下：

. 数据链路连接标识符（ＤＬＣＩ）用于标识用户网络接口或网络网络接口上的虚电路连接；命令／响应比特（Ｃ／Ｒ）该比特通过帧中继网络透明传送；.地址字段扩展比特（ＥＡ）地址字段可以按字节扩展，ＥＡ置“０”时表明后边还有地址字段的字节，置“１”时表示地址字段结束；前向显式拥塞通知（ＦＥＣＮ）用于拥塞控制，表明与载有ＦＥＣＮ指示的帧同方向的拥塞情况；后向显式拥塞通知（ＢＥＣＮ）用于拥塞控制，表明与载有ＢＥＣＮ指示的帧反方向的拥塞情况；.可丢弃指示比特（ＤＥ）表明在网路发生拥塞时，是否可丢弃此帧，ＤＥ置“１”表示可丢弃，ＤＥ置“０”表示不可丢弃。

帧中继帧中的信息字段用于传送用户数据。信息字段应由整数字节组成，默认的信息字段最大字节数为２６２，最小字节数为１；网络应能支持协商的帧的信息字段最大字节数至少为１６００。

帧中继帧中ＦＣＳ字段为一个１６比特的序列，用于校验帧是否有差错。

帧中继帧的比特传送顺序是：各字节按编号从低到高的顺序传送，每个字节的比特位１先被传送，然后传送第２、３、４……８比特位。

４帧中继网内控制

为保证帧中继网络的正常运行和网络资源的合理利用，在帧中继网中需进行帧中继网内控制，帧中继的网内控制方法主要包括带宽控制和拥塞控制。