帧中继最初是作为ISDN的一种承载业务而定义的。按照ISDN的体系结构，用户与网络的接口分成两个平面，其目的是把信令和用户数据分开，如图3-25所示.控制平面在用户和网络之间建立和释放逻辑连接，而用户平面在两个端系统之间传送数据。这其中涉及的几个协议将在下面分别介绍。

    帧中继在第二层建立虚电路，用帧方式承载数据业务，因而第三层就被简化掉了。同时，FR的帧层也比HDLC操作简单，只做检错，不再重传，没有滑动窗口式的流控，只有拥塞控制。

3.3.1帧中继业务

    帧中继网络提供虚电路业务。虚电路是端到端的连接，不同的数据链路连接标识符(Data

Link Connection Identifier, DLCI )代表不同的虚电路.在用户一网络接口(UNI)上的DLCI用于区分用户建立的不同虚电路，在网络一网络接口(NNI)上的DLCI用于区分网络之间的不同虚电路.DLCI的作用范围仅限于本地的链路段，如图3-26所示。

    虚电路分为永久虚电路和交换虚电路。PVC是在两个端用户之间建立的固定逻辑连接，为用户提供约定的服务。帧中继交换设备根据预先配置的DLCI表把数据帧从一段链路交换到另外一段链路，最终传送到接收的用户。SVC是使用ISDN信令协议Q.931临时建立的逻辑连接，它要以呼叫的形式通过信令来建立和释放。有的帧中继网络只提供PVC业务，而不提供SVC业务。

    在帧中继的虚电路上可以提供不同的服务质量，服务质量参数有下面这些。

    接入速率(AR):指DTE可以获得的最大数据速率，实际上就是用户一网络接口的物

    理速率。

    约定突发量(Bc):指在Tc(时间间隔)内允许用户发送的数据量。

    超突发量(Be):指在Tc内超过Bc部分的数据量，对这部分数据网络将尽力传送。

    约定数据速率(CIR ):指正常状态下的数据速率，取Tc内的平均值。

    扩展的数据速率(石从):指允许用户增加的数据速率.

    约定速率测量时间(Tc ):指测量Bc和Be的时间间隔。

    信息字段最大长度:指每个帧中包含的信息字段的最大字节数，默认为1600字节。

这些参数之间有如下关系:

                                          B_c=T_c X CIR

                                            B_e=T_cXEIR

在用户一网络接口上对这些参数进行管理。在两个不同的传输方向上，这些参数可以不同，以适应两个传输方向业务量不同的应用。网络应该可靠地保证用户以等于或低于口双的速率传送数据。对于超过CIR的Bc部分，在正常情况下也能可靠地传送，但是若出现网络拥塞，则会被优先丢弃。对于Be部分的数据，网络将尽量传送，但不保证传送成功。对于超过Bc+Be的部分，网络拒绝接收，如图3-27所示。这是在保证用户正常通信的前提下防止网络拥塞的重要手段，对各种数据通信业务(流式的和突发的)有很强的适应能力。

在帧中继网上，用户的数据速率可以在一定的范围内变化，从而既可以适应流式业务，又可以适应突发式业务，这使得帧中继成为远程传输的理想形式，如图3-28所示。

 

3.3.2帧中继协议

    与HDLC一样，帧中继采用帧作为传输的基本单位。帧中继协议叫做LAP-D (Q.921),它比LAP-B简单，省去了控制字段，帧格式如图3-29所示。

    从图3-29 (a)看出，帧头和帧尾都是一个字节的帧标志字段，编码为01111110，与HDLC

一样。信息字段长度可变，1600字节是默认的最大长度。帧效验序列也与HDLC相同。地址

字段的格式如图3-29 (b)所示。其中各参数的含义如下。

    EA:地址扩展位，该位为0时表示地址向后扩展一个字节，为1时表示最后一个字节。

    OR:命期响应位，协议本身不使用这个位，用户可以用这个位区分不同的帧。

    FECN:向前拥塞位，若网络设备置该位为1，则表示在帧的传送方向上出现了拥塞，

该帧到达接收端后，接收方可据此调整发送方的数据速率。

    BECN:向后拥塞位，若网络设备置该位为1，则表示在与帧传送相反的方向上出现了拥塞，该帧到达发送端后，发送方可据此调整发送数据速率。

    DE:优先丢弃位，当网络发生拥塞时，10为1的帧被优先丢弃。

    DC:该位仅在地址字段为3或4字节时使用。一般情况DC为0，若DC为I，则表

示最后一个字节的3-8位不再解释为DLCI的低位，而被数据链路核心控制使用。

    DLCI:数据链路连接标识符，在三种不同的地址格式中分别是10, 16和23位。它们的取值范围和用途如表3-5所示。

关于FECN和BECN的用法如图3-30所示，这个叫做显式拥塞控制.另外，用户终端可以根据ISDN上层建立的序列号检测帧丢失的概率，一旦帧的丢失超过一定程度，用户终端要自动地降低发送的速率，这个叫隐式流控.在这种没有流量控制的网络中，对于拥塞的控制需要用户和网络共同完成。

表3-5中的强化链路层管理(Consolidated LinkLayer Management, CLLM)是另外一种拥塞控制的方法。这种CLLM消息通过第二层管理连接(DLCI 1007)成批地传送拥塞信息，其中包含受拥塞影响的DLCI清单以及出现拥塞的原因等。收到CLLM消息的终端可以采取相应的行动(例如减少发送的数据量)以缓解拥塞。

 

综上所述，LAP-D帧具有下列作用。

(1)通过帧标志字节对帧进行封装，通过0位插入技术做到透明地传输.

(2)利用地址字段实现对物理链路的多路复用。

(3)利用帧效验和检查传输错误，丢弃出错的帧。

(4)检查帧的长度在0位插入之前或删除之后是否为整数个字节，丢弃长度出错的帧。

(5)检查太长(超过约定的长度)和太短(小于1600字节)的帧并丢弃。

(6)对网络拥塞进行控制。

3.3.3固定虚电路

    大部分帧中继网络仅提供永久虚电路服务，即只能通过网络管理建立永久虚电路，用户终端按照网络管理人员的指示使用预定的DLCI进行通信。这一小节介绍对PVC的管理。

    PVC管理协议控制端到端的连接，通过属于带外信令的UI帧(无编号信息帧)传送，主

要有以下三项功能。

    (1)周期地检查物理连接的完整性。

    (2)通知给定接口上PVC的生成、删除以及是否存在。

    (3)通知PVC的状态和可利用性.

PVC管理消息的格式如图3-31所示。用于PVC管理的消息类型只有两种，即STATUS ENQUIRY和STATUS，分别用于查询和应答永久虚电路的状态信息。在消息类型后面的信息单元包含了PVC的详细信息。可以有多个信息单元，梅个信息单元对应一条PVC.

    PVC管理协议以轮询方式工作。每隔一段时间进行一次查询和应答，可以使用三种答

方式。

    (1)单向信令。这是一种不平衡的信令机制。每隔一段时间(例如轮询定时器T391=10s)由用户终端向网络发送STATUS ENQUIRY查询消息，网络用包含链路完整性的STATUS响应.每经过6次(即轮询计数器N391=6)询问，网络将包含所有PVC状态的消息送给用户终端，

如图3-32所示。

    (2)双向信令。这是一种平衡信令机制，用在网络与网络之间互相询问和应答，如图3-33所示。询问周期仍然是T391s，同时任一方每隔N391个周期后都可以请求一个全状态报告。由于双方独立地询问，所以可以各自使用不同的T391和N391参数。

    (3)异步更新信令。即异步发送PVC STATUS消息，其中只包含一条PVC的状态信息单元。由于这种消息不需要询问，所以不受询问周期的限制，可以及时报告PVC状态。

 

3.3.4帧中继的应用

    帧中继原来是作为ISDN的承载业务而定义的，后来许多组织看到了这种协议在广域连网中的巨大优势，所以对帧中继技术进行了广泛的研究。这里有产业界成立的帧中继论坛(Frame Relay Forum)，也有国际和地区的标准化组织，都在从事非ISTN的独立帧中继标准的开发(例如ITU-T X.36)。这些标准删除了依赖于ISDN的成分，提供了通用的帧中继联网功能。同时主要的网络设备制造商(例如CISCO. 3COM等)都支持帧中继远程网络，它们的路由器都提供了FR接口。图3-34是通过帧中继连接局域网的例子。

帧中继远程连网的主要优点如下。

 

    (1)基于分组(帧)交换的透明传输，可提供面向连接的服务。

    (2)帧长可变，长度可达1600-40%字节，可以承载各种局域网的数据帧。

    (3)可以达到很高的数据速率，2 -45Mbpso

    (4)既可以按需要提供带宽，也可以应付突发的数据传输。

    (5)没有流控和重传机制，开销很少。

    帧中继协议在第二层实现，没有定义专门的物理层接口，可以用X.21, V.35,G.703或G.704接口协议。用户在UNI接口上可以连接976条PVC (DLCI=16-991)。在帧中继之上不仅可以承载IP数据报，而且其他的协议(例如LLC, SNAP, IPX, ARP和RARP等)甚至远程网桥协议都可以在帧中继上透明地传输。帧中继论坛己经公布了多种协议通过帧中继传送的标准(例如EP over RF )

    建立专用的广域网可以租用专线，也可以租用PVC。帧中继相对于租用专线也有许多优点，例如下面这些。

    (1)由于使用了虚电路，所以减少了用户设备的端口数。特别是对于星型拓扑结构(一个主机连接多个终端)，这个优点很重要。对于网状拓扑结构，如果有N台机器相连，利用帧中继可以提供N(N-1) /2条虚拟连接，而不是N (N-l)个端口。

    (2)提供备份线路成为运营商的责任，而不需端用户处理。备份连接成为对用户透明的交换功能。

    (3)采用CIR+EIR的形式可以提供很高的峰值速率，同时在正常情况下使用较低的CIR,可以实现经济的数据传输。

    (4)利用帧中继可以建立全国范围的虚拟专用网，既简化了路由又增加了安全性。

    (5)使用帧中继通过一点连接到Internet，既经济又安全。

    帧中继的缺点如下。

(1)不适合对延迟敏感的应用(例如声音、视频)。

(2)不保证可靠的提交。

(3)数据的丢失依赖于运营商对虚电路的配置。

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