幀中繼

Frame Relay -- 幀中繼

幀中繼是一種局域網(wǎng)互聯(lián)的 WAN 協(xié)議，它工作在 OSI 參考模型的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層。它為跨越多個交換機和路由器的用戶設(shè)備間的信息傳輸提供了快速和有效的方法。幀中繼是一種數(shù)據(jù)包交換技術(shù)，與 X.25 類似。它可以使終端站動態(tài)共享網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)和可用帶寬。幀中繼采用以下兩種數(shù)據(jù)包技術(shù)：1）可變長數(shù)據(jù)包；2）統(tǒng)計多元技術(shù)。它不能確保數(shù)據(jù)完整性，所以當出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擁塞現(xiàn)象時就會丟棄數(shù)據(jù)包。但在實際應(yīng)用中，它仍然具有可靠的數(shù)據(jù)傳輸性能。

幀中繼是在分組交換技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種電信業(yè)務(wù)，簡稱FR。它是對原來的分組交換協(xié)議作了簡化的數(shù)據(jù)傳輸新技術(shù)。又稱“快速分組交換”技術(shù)。

“幀”在數(shù)據(jù)通信中是指一個包括開始和結(jié)束標志的一個連續(xù)的二進制比特序列，是數(shù)據(jù)通信中傳輸鏈路傳送時所用的基本單位�！皫�中繼”就是在傳輸鏈路中以“幀”為單位進行的中繼傳送。

幀中繼(Frame Relay)是一種網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)終端設(shè)備(DTE)接口標準。由于光纖網(wǎng)比早期的電話網(wǎng)誤碼率低得多,因此,可以減少X.25的某些差錯控制過程,從而可以減少結(jié)點的處理時間,提高網(wǎng)絡(luò)的吞吐量。幀中繼就是在這種環(huán)境下產(chǎn)生的。幀中繼提供的是數(shù)據(jù)鏈路層和物理層的協(xié)議規(guī)范,任何高層協(xié)議都獨立于幀中繼協(xié)議,因此,大大地簡化了幀中繼的實現(xiàn)。目前幀中繼的主要應(yīng)用之一是局域網(wǎng)互聯(lián),特別是在局域網(wǎng)通過廣域網(wǎng)進行互聯(lián)時,使用幀中繼更能體現(xiàn)它的低網(wǎng)絡(luò)時延、低設(shè)備費用、高帶寬利用率等優(yōu)點。

幀中繼的主要特點是:使用光纖作為傳輸介質(zhì),因此誤碼率極低,能實現(xiàn)近似無差錯傳輸,減少了進行差錯校驗的開銷,提高了網(wǎng)絡(luò)的吞吐量；幀中繼是一種寬帶分組交換,使用復(fù)用技術(shù)時,其傳輸速率可高達44.6Mbps。但是,幀中繼不適合于傳輸諸如話音、電視等實時信息,它僅限于傳輸數(shù)據(jù)。

幀中繼是一種用于連接計算機系統(tǒng)的面向分組的通信方法。它主要用在公共或?qū)Ｓ镁W(wǎng)上的局域網(wǎng)互聯(lián)以及廣域網(wǎng)連接。大多數(shù)公共電信局都提供幀中繼服務(wù)，把它作為建立高性能的虛擬廣域連接的一種途徑。幀中繼是進入帶寬范圍從56Kbps到1．544Mbps的廣域分組交換網(wǎng)的用戶接口。幀中繼是從綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)中發(fā)展起來的，并在1984年推薦為國際電話電報咨詢委員會（CCITT）的一項標準，另外，由美國國家標準協(xié)會授權(quán)的美國TIS標準委員會也對幀中繼做了一些初步工作。

大多數(shù)主要的電信公司象AT＆T，MCI，US Sprint，和地方貝爾運營公司都提供了幀中繼服務(wù)。與幀中繼網(wǎng)相連，需要一個路由器和一條從用戶場地到交換局幀中繼入口的線路。這種線路一般是象T1那樣的租用數(shù)字線路，但取決于通信量而定。兩種可能的廣域連接方法，如下面所述：

□專用網(wǎng)方法 在這種方法中，每個場點將需要三條專用（租用）線路和相聯(lián)的路由器，以便與其它每一個場點相連，這樣總共需要6條專線和12個路由器。

□幀中繼方法 在這種公共網(wǎng)方法中，每個場點僅需要一條專用（租用）線路和相聯(lián)的路由器直至幀中繼網(wǎng)。這時，在其它網(wǎng)間的交換是在幀中繼網(wǎng)內(nèi)處理的。來自多個用戶的分組被多路復(fù)用到一條連到幀中繼網(wǎng)上的線路，通過幀中繼網(wǎng)它們被送到一個或多個目的站。

永久虛電路（PVC）是通過幀中繼網(wǎng)連接兩個端節(jié)點的預(yù)先確定的通路。幀中繼服務(wù)的提供者根據(jù)客戶的要求，在兩個指定的節(jié)點間分配PVC。這些信道保持連續(xù)不間斷地運行，并且保證提供一種客戶洽商好了的指定級別的服務(wù)。交換式虛電路在1993年后期被加到幀中繼標準：這樣，幀中繼就成為了真正的“快速分組”交換網(wǎng)。

Improved Packet Switching 改善的分組交換

在過去的幾年里，交換局在美國國內(nèi)和國際網(wǎng)上已經(jīng)安裝了大量的光纖電纜，這樣可以增加帶寬。為了充分利用高帶寬的優(yōu)點，新的通信方案去掉原有方案中固有的常規(guī)開銷，變得更為切實可用。幀中繼通過取消網(wǎng)絡(luò)自身進行流控和錯誤處理做到這一點的，避免了因網(wǎng)絡(luò)自身做這些事情而導(dǎo)致的延遲。比較而言，老的x．25網(wǎng)技術(shù)實行擴展檢錯是由于使用不可靠的電話線傳輸數(shù)據(jù)。

在幀中繼中消除這個特性不會出現(xiàn)問題，即使是發(fā)生了錯誤。幀中繼設(shè)想端節(jié)點設(shè)備是可編程的智能機器，它們能進行錯誤處理。端系統(tǒng)不會由于這種錯誤控制而超負荷，因為通常很少有錯誤。相對而言，X．25設(shè)想網(wǎng)絡(luò)需要檢錯糾錯是因為端節(jié)點是連到主機的終端。

在幀中繼中，中間節(jié)點（交換器）僅僅沿著預(yù)定的通路中繼幀。在X．25中，中間節(jié)點必須完整地接收每一個分組，并在轉(zhuǎn)發(fā)之前進行檢錯，如果有錯誤發(fā)生，節(jié)點要求發(fā)送方重傳。使用這種方法，一旦分組丟失，發(fā)送方就盡快地重發(fā)一個分組。在X．25中每個中間節(jié)點使用狀態(tài)表來處理管理、流控和檢錯，而在幀中繼中是不需要的。

如果一個分組由于幀中繼網(wǎng)的擁塞而被破壞或丟失，檢測幀丟失和請求重發(fā)是接收系統(tǒng)的工作。幀中繼網(wǎng)把自己的所有精力都用來傳遞分組。在子網(wǎng)中的交換節(jié)點不會執(zhí)行任何糾錯，盡管它們能檢測出被損壞的分組，一旦檢測出，分組就會被丟棄了。

Setting Up Frame Re1ay Connections建立幀中繼連接

為了建立幀中繼連接，你需要與和US sprint，MCI，AT＆T或本地的地方貝爾運營公司等電信公司聯(lián)系，通常要象下面那樣進行通信速度的選擇，以及專用線通信或交換式通信的選擇。

□由Switched－56服務(wù)或綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（ISDN）提供56／64Kbps交換式訪問；高級數(shù)字網(wǎng)（ADN）提供專用線訪問。

□兩條ISDN線路或兩條ADN線路提供128Kbps的訪問。

□通過T1線路或部分T1線路可使用384Kbps到1．544Mpbs的連接。

一旦你選定了一種服務(wù)，你就要計劃一條從你的場地到幀中繼服務(wù)提供者的鏈結(jié)。在你的場地放置路由器和幀中繼訪問設(shè)備以建立到提供者的幀中繼端口的聯(lián)接，如圖F－11所示。

幀中繼端口一般用PVC連接。PVC是邏輯鏈路，它具有特定的端接點和服務(wù)特性。它們在網(wǎng)狀拓撲結(jié)構(gòu)上提供邏輯連接，且在使用前為交換局提供一種確定服務(wù)特性和速率的方法。它們也在端接點之間提供快速連接。在得到提供者的服務(wù)時，你可以為PVC規(guī)定一些服務(wù)特性，下面列舉了一些服務(wù)特性。

□訪問速率 這是線路的速度，它決定在網(wǎng)上的數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣取Ｔ诿绹�，一般訪問速率是1．544Mbps（T1）和56Kbps。

□提交的信息速率（CIR）CIR是幀中繼電路上最高的平均數(shù)據(jù)傳輸率。它通常比傳輸速率慢；當傳輸突發(fā)數(shù)據(jù)時，傳輸速度可以超過CIR。

□提交的成組數(shù)據(jù)大�。–BS） CBS是網(wǎng)絡(luò)提供者在一定的時間間隔內(nèi)和正常的網(wǎng)絡(luò)條件下所允許傳輸?shù)淖畲髷?shù)據(jù)量（位數(shù)）。

□額外的成組數(shù)據(jù)大小（EBS）EBS是超過CBS的最大非提交數(shù)據(jù)量，CBS數(shù)據(jù)是網(wǎng)絡(luò)將在一定的時間間隔內(nèi)發(fā)送出去的數(shù)據(jù)。EBS數(shù)據(jù)是被網(wǎng)絡(luò)看作可以丟棄的數(shù)據(jù)。

下面將列舉另外一些由幀中繼網(wǎng)提供的特性。

網(wǎng)絡(luò)服務(wù) 下面的管理特性和服務(wù)在幀中繼網(wǎng)中可以采用：

□虛電路狀態(tài)消息 遠程服務(wù)在網(wǎng)絡(luò)和用戶之間提供通信。它確保PVC的存在和報告被刪除的PVC。

□廣播 這種可選服務(wù)使一個用戶能把幀發(fā)給多個目的站。

□全局尋址 這種可選服務(wù)使幀中繼網(wǎng)具有象局域網(wǎng)一樣的能力。

□簡單流控 這種可選服務(wù)為那些需要流控的設(shè)備提供XON／XOFF流控機制。

擁塞控制 當幀中繼網(wǎng)擁塞時，幀可以適宜地丟棄（端節(jié)點負責重發(fā)它們），或根據(jù)用戶指定的級別丟棄。例如，用戶可以指明一些對事務(wù)運作不是很關(guān)鍵的通信幀是可以丟棄的（DE）。路由器或幀中繼交換器可以用DE來標識幀，DE的使用提供了一個方法，確保重要的信息通過網(wǎng)絡(luò)傳送，而不重要的信息可以在網(wǎng)絡(luò)不太忙時重傳。

安全性 幀中繼中有幾個安全性選項：

□僅用專用線路才能訪問網(wǎng)。

□需要口令訪問網(wǎng)。

□不活動的站點超過一定時間就被注銷。

Frame Relay Specifications 幀中繼規(guī)范

在公共分組交換網(wǎng)上，一個幀中繼網(wǎng)可以連接兩個局域網(wǎng)（LAN）。這個過程非常簡單——來自LAN的幀被放到幀中繼的幀中，且通過網(wǎng)絡(luò)的底層（幀中繼的網(wǎng)狀連結(jié)）送到目的地。統(tǒng)計式多路實用技術(shù)把來自客戶站點多個源的數(shù)據(jù)有效地交替放在一條單一線路上傳到幀中繼網(wǎng)。幀中繼是高級數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程（HDLC）的改進，所以它能用于一些橋接器和路由器的升級。幀中繼由于它的變長幀格式而不適合聲音和視頻通信。

幀的結(jié)構(gòu) 圖F－12顯示了幀中繼分組的幀結(jié)構(gòu)。幀兩末端的標志域用特殊的位序列定界幀。開始標志域后面是幀中繼頭部，它包含地址和擁塞控制信息。在它后面的是信息（載體）和幀檢驗序列（FCS）。在接受方，幀將重新計算，得到一個新的FCS值并與FCS域的值比較，F(xiàn)CS域的值是由發(fā)送方計算并填寫的。如果它們不匹配，分組就被丟棄，而端站必須解決分組丟失的問題。這種簡單的檢錯就是幀中繼交換器所做的全部工作。

幀中繼頭部包含下列信息：

口數(shù)據(jù)鏈路連接標識符（DLCI） 這個信息包含標識號，它標識多路復(fù)用到通道的邏輯連結(jié)。

□可以丟棄（DE）這個信息為幀設(shè)置了一個種級別指示，指示當擁塞發(fā)生時一個幀能否被丟棄。

□前行顯示擁塞通告（FECN） 這個信息告訴路由器接收的幀在所經(jīng)通路上發(fā)生過擁塞。

□倒行顯示擁塞通告（BECN） 這個信息設(shè)置在遇到擁塞的幀上，而這些幀將沿著與擁塞幀相反的方向發(fā)送。這個信息用于幫助高層協(xié)議在提供流控時采取適當?shù)牟僮鳌?BR>
Frame Relay Providers幀中繼的提供者

大多數(shù)交換局現(xiàn)在都提供幀中繼服務(wù)，例如象Compuserve這樣的公共數(shù)字網(wǎng)（PDA）提供者就是這樣。每個交換局有特殊的地點號，稱為存在點（points－of－presence）。通過這個存在點用戶能夠鏈接到網(wǎng)上，通過本地交換電信局（LEC）或其它的提供者，客戶能夠訪問存在點。下面列舉了一些服務(wù)：

□BT North America Inc．′s global Expresslane（800／872－7654）。

□CompuServe Frame－Net Service（800／433-0389）。

□MCI Hyperstream Frame Relay（800／933－9029）。

□US Sprin＇ts Frame Relay service（800／8877－2000）。

□Williams Telecommunications Groups Wilpak（918／588－3210）。

Frame Relay Forum 幀中繼論壇

FRF總部在加利福尼亞州Mountain view（415／962－2579），是幀中繼用戶、供應(yīng)商和服務(wù)提供者的聯(lián)合會。這個組織是由那些為發(fā)展幀中繼標準建立實現(xiàn)協(xié)議的委員會組成。協(xié)議是根據(jù)團體中的成員或其它人提供的信息和建議建立的。FRF有關(guān)于幀中繼的技術(shù)資料和市場信息。

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