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帧中继综述报告
帧中继综述报告
摘要
帧中继是对宽带和广域网坫进行敷据访问的重要枝术，它能满足大容量、高速率的传输要求。
本文简要介绍了帧中继技术产生的技术背景，发展的必要性;较详细地叙述了帧中继的原理,帧中继的技术特点,阐述了帧中继的未来发展与实际应用。
关键字：
帧中继；工作原理；中国公用帧中继网；帧中继网应用
一、概述1
1.1引言1
1.2技术背景2
1.3技术特点2
1.4技术要求3
1.5拓扑结构4
1.6帧中继适用情况4
1.7帧中继与X.25协议的主要差别5
二、帧中继网工作组建与用户接入方式5
2.1组建帧中继网5
2.2帧中继组网设备6
2.3用户接入6
三、中国公用帧中继网7
3.1国家骨干网7
3.2省内网8
3.3本地网8
3.4直达路由设置8
四、帧中继应用8
五、结语9
六、参考文献10
一、概述
1.1引言
帧中继是在用户--网络接口之间提供用户信息流的双向传送，并保持信息顺序不变的一种承载业务。
帧中继网络的由帧中继节点机和传输链路构成的，是继X.25之后发展起来的通信技术之一。
网络提供两个或多个用户终端之间的连接，以便进行通信当传统的模拟线路逐渐被数字光纤传输线路所替代，用户终端日益智能化，且分组交换技术中的纠错、重传等显得不必要时，新的数据通信方式帧中继就出现了，并显示出强大的发展势头。
帧中继是以分组交换技术为基础，在使用简化分组交换传输协议相关信息的前提下，以帧（最多可达4096Byte）为单位进行数据传输与交换的信息传输、交换方式。
由于继承了分组交换的方式，帧中继又叫快速分组交换。
帧中继技术所以受到人们青睐，主要有以下几方面的原因：
●速度远高于传统的包交换技术；
●更适合突发性数据应用；
●适合高速LAN的互连；
●鉴于差错检1删和纠正由端用户设备执行，减轻了网络的额外处理；
●具有较强的图形传输能力。
1.2技术背景
20世纪80年代以来，数字通信、光纤通信以及计算机技术取得了飞速的发展，计算机等终端的智能化和处理能力不断提高，使得终端系统完全有能力完成原来由分组网络所完成的功能。
例如，终端系统可以进行差错纠正等。
此外，分布在不同地域的局域网（LAN）之间的互连成为实际的需要。
针对这些问题以及高性能光纤传输媒体的大量使用的事实，提出了新的快速分组传输处理技术——帧中继（FR）。
帧中继设计思想非常简单，将X.25协议规定的网络节点之间、网络节点和用户设备之间每段链路上的数据差错重传控制推到网络边缘的终端来执行，网络只进行差错检查，从而简化了节点机之间的处理过程。
1.3技术特点
（1）高效性
帧中继使用统计复用技术（即带宽按需分配）向用户提供共享的网络资源，每一条线路和网络端口都可由多个终点按信息流量共享，这种技术大大提高了网络资源的利用率；同时，由于帧中继简化了节点机之间协议处理，将更多的带宽留给用户数据，因而能向用户提供高吞吐量、低时延业务。
用户不仅可使用预定带宽，还可在有空余带宽时，超过预定值“偷占”更多的带宽，而只需付预定带宽的费用，真正是“物超所值”。
帧中继伎术的这些特点对易出现突发性大数据量业务的用户是极具吸引力的。
（2）经济性
用户在选择使用帧中继业务之前必须弄清两个问题：
是否真正满足其高数据量、易出现突发性业务的需求；是否真正经济实用。
帧中继中有几个带宽参数：
承诺的信息速率（CIR）、承诺的突发尺寸（Bc）、超过的突发尺寸（Be）、承诺的时间时隔（Tc），用户在申请入网时必须与网络运营者共同协商，确定这些参数。
其中，CIR是一个传送速率的门限值，当用户传送速率低于CIR时，正常情况下网络保证数据的正确传送。
（3）可靠性
由于帧中继仅有0SI一层和二层核心功能，无纠错和流量控制，网络采取出错就放弃的简单工作方式，网络可靠性似乎成问题。
但是下文讲提到的开展帧中继业务的两个前提条件：
传输线路质量好，终端智能化程度高，前者保证了网络传输不易出错，即使有少量错误也可由后者（高智能化终端）去进行端到端的恢复。
同时，网络为保证自身的可靠性，采取了PVC管理和阻塞管理。
报告接（UNI和NNI）是否依然有效；指示网络中各PVC当前的状态；显示PVC的增加和删除。
因此，用户和交换机可以清楚地了解目前网络中的运行状况，不向正在发生阻塞或已删除的PVC上发送数据，以避免造成信息丢失，保证网络充分运行。
帧中继采用显示阻塞通知实现阻塞控制。
（4）灵活性
首先，在帧中继网组建方面,由于帧中继的协议十分简单，将现有数据网上的硬件设备稍加修改，同时进行软件升级就可实现，且操作简便。
同时，在用户接入方面，帧中继网络能为多种业务类型提供共用的网络传送能力并对高层协议保持透明，用户不必担心协议的不兼容；IBM以及很多路由器厂家均已宣布支持帧中继UNI协议，用户不必担心帧中继网的接入问题。
1.4技术要求
●用户的业务要求，以业务的流量和流向为依据；
●易于网络的扩展和升级；
●兼顾现有网络的资源和互通；
●网络建设的经济性；
●网络的可靠性和安全性；
●保证网络的服务质量。
组网帧中继网络，应特别注意网络可扩展性、互联性和灵活性。
所谓可扩展性是指网络的容量（包括节点数量、中继线数量的扩展能力）和用户端口的增加（包括各种速率的端口配置能力）。
灵活性是指帧中继网络对各种数据型应用的支持能力，用户速率的可变化性和用户的接入能力。
而互连性是指帧中继网络应该能够与其它网络互通，包括设备和业务的互通。
在互连能力方面应要求不同厂家的设备应在统一标准的情况下能够互连工作。
1.5拓扑结构
星形拓扑、环形拓扑、等级（树型）拓扑、网状拓扑。
1.6帧中继适用情况
当用户数据通信的带宽要求为64Kbps-2Mbit/s或更高，且通信节点多于两个的时候，FR可在一条物理链路上建立多个虚电路。
也就是说，用户各节点形成树状结构时，由于帧中继业务的PVC（永久虚电路）业务可大大降低用户设备的投入，帧中继就成为一种首选解决方案。
低于64Kbit/S的选择可分组交换。
当通信距离较长时，尤其是城际或省际电路时，由于帧中继费用相对较低并且具有高效性，用户可优选帧中继。
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的处理突发性数据。
当用户出于经济性的考虑时，帧中继的灵活计费方式和相对低廉的价格是用户的理想选择。
例如：
LAN互连，图象文件传送，虚拟专用网等。
相对于DDN电路，帧中继更适合于点到多点的业务。
DDN的点到多点业务只能提供轮询方式，在一段时间内，主点只能与一个从点进行通信，并且轮询的实现要靠终端软件辅助实现。
帧中继业务采用与分组网类似的PVC方式，可提供与所有从站并发地双工通信能力。
另外，由于帧中继支持突发数据，也比较适合于局域网互连或业务突发量较大的应用。
用户在申请帧中继电路时，是以PVC为单位的。
每一条PVC都要注明CIR、Bc、Be、DLCI等参数，DLCI值从16开始。
1.7帧中继与X.25协议的主要差别
帧中继是继X.25后发展起来的数据通信方式。
从原理上看，帧中继与X.25都同属于分组交换。
与X.25协议的主要差别有：
（1）帧中继带宽较宽。
（2）帧中继的层次结构中只有物理层和链路层，舍去了X.25的分组层。
（3）帧中继采用D通道链路接入规程LAPD。
X.25采用HDLC的平衡链路接入规程LAPB。
（4）帧中继可以不用网络层而只使用链路层来实现复用和转接。
（5）与X.25相比，帧中继在操作处理上做了大量的简化。
不需要考虑传输差错问题，其中间节点只做帧的转发操作，不需要执行接收确认和请求重发等操作，差错控制和流量均交由高层端系统完成，大大缩短了节点的时延，提高了网内数据的传输速率。
二、帧中继网工作组建与用户接入方式
2.1组建帧中继网
采用这种基于ATM技术提供帧中继的方式，实际上是在始发和终接两侧的交换机上完成帧中继与ATM和ATM与帧中继的互通功能。
在互通时，需要进行相应的协议转换。
互通示意图。
需要说明的是交换机在实施这些协议变换时，应按照相应的国际标准来实现，否则难以保证业务的连通。
FR--SSCS应符合I.365.1建议，CPCS和SAR应符合I.362建议中的AAL5的规范，ATM应符合I.361建议。
由于我国各地区经济技术发展不平衡，建设专门帧中继骨干网时，还应针对各地的业务需求采取不同的网络配置。
在经济发达、业务量大的地区配置吞吐量大、处理能力强的交换设备；其他地区配置吞吐量、处理能力较低但价格相对便宜的小型交换设备；近期尚无业务需求的边远地区的省会城市，可暂不配置专门的帧中继设备，作到分层次地开展骨干网建设。
2.2帧中继组网设备
1）节点设备
根据帧中继网络结构层次,可将帧中继节点设备分为三个档次在全国骨干网和省内干线网节点上,应配置吞吐量大、端口接入速率高并有汇结能力的节点机,以保证快速、有效、经济地传递各种信息。
用户节点机可根据本地具体业务发展情况,选择吞吐量大小适宜的节点机。
2）网管控制设备
网管控制设备包括全国网NMC、省内网NMC和相应节点NMT
3）帧中继用户入网设备
帧中继网上的用户入网设备应有多种不同类型。
除接入符合帧中继UNI接口协议的帧中继用户终端外,也可使用帧中继装/拆设备（FRAD）,使任何基于HDLC和SDLC的设备接入帧中继网络。
2.3用户接入
1.局域网（LAN）接入方式：
目前，帧中继主要应用在LAN的互连，实践证明，帧中继是互连经济、方便、灵活和投资少，收效快的最佳网络解决方案。
帧中继的迅速发展和推广使LAN性能价格比不断上升，形成对帧中继市场的正反馈。
LAN用户接入帧中继网络主要采用以下两种形式：
LAN用户通过路由器或网桥设备接入帧中继网络，其路由器或网桥具有标准的帧中继UNI接口规程；LAN用户通过帧中继拆/装设备（FRAD）接入帧中继网络。
2.终端接入帧中继网的形式：
这里的终端通常是指一般PC机，也包括大型主机。
大部分终端是通过FRAD设备，将非标准的接口规程转换为标准的接口规程后接入到帧中继网络。
如果终端自身具有标准UNI的接口规程，那么可作为帧中继终端直接接入帧中继网络。
3.专用帧中继网接入公用帧中继网的形式：
用户专用帧中继网接入公用帧中继网时，通常将专网中的一台交换机作为公用帧中继网的用户，采用标准的FRUNI接口规程接入到公用帧中继网络。
4.建立帧中继的必要考虑
在进行帧中继的网络组织时，应考虑以下一些重要因素：
用户的业务要求，以业务的流量和流向为依据；
易于网络的扩展和升级；
兼顾现有网络的资源和互通；
网络建设的经济性；
网络的可靠性和安全性；
保证网络的服务质量。
组网帧中继网络，应特别注意网络可扩展性、互联性和灵活性。
所谓可扩展性是指网络的容量（包括节点数量、中继线数量的扩展能力）和用户端口的增加（包括各种速率的端口配置能力）。
灵活性是指帧中继网络对各种数据型应用的支持能力，用户速率的可变化性和用户的接入能力。
而互连性是指帧中继网络应该能够与其它网络互通，包括设备和业务的互通。
在互连能力方面应要求不同厂家的设备应在统一标准的情况下能够互连工作。
三、中国公用帧中继网
中国公用帧中继网（CHINAFRN）是我国适应数据通行要求，面向公众数据通信而建立的帧中继网。
中国公用帧中继网依据相关因素分为3层，及国家骨干网、省内网和本地网。
3.1国家骨干网
国家骨干网由各省会城市、直辖市的节点组成，覆盖全国3l个城市，其中北京、上海、沈阳、广州、武汉、成都、南京和西安8个节点为骨干网枢纽节点，负责汇接、转接骨干节点的业务和省内网、本地网的出口业务。
在建网初期，除了完成上述任务外，还可直接接入帧中继用户。
目前，国家骨干网采用不完全网状结构，随着业务的不断发展及线路情况的改善，国家骨干网可逐渐过渡为完全网状结构。
中国公用帧中继网使用美国凯讯（CASCADE）通信公司的帧中继交换机B-STDX9000和ATM交换机CASCADE500组网。
3.2省内网
省内网由设置在省内地市的节点组成，节点之间采用不完全网状连接。
省内网提供省内长途电路和出入省的电路。
省内网节点负责汇接从属于它的本地网的业务，转接省内节点间的业务，同时可提供用户接入业务。
3.3本地网
在省内城市、地区、县等可根据需求组建本地网，由本地的节点采用不完全网状连接。
本地网负责转接本地网节点间的业务，提供用户接入业务，其节点功能与省内网节点功能一样。
3.4直达路由设置
为了某些地区对外通信的特殊需要，在合理的情况下，节点之间可按业务需要设置直达路由。
四、帧中继应用
帧中继业务应用十分广泛，可用于块交互数据，实现高分辨率图形数据传输；文件传输，多用于传送长文件，利用帧中继的复用能力支持多个低速率复用；字符交互，以短帧、短时延和低流量的特点用于文字编辑；互连局域网，通过网桥和路由器互连局域网时采用帧中继是比较有效的。
下面再以几个永久虚电路业务实例予以说明：
1.局域网互连
通过网桥和路由器互连局域网时采用帧中继是比较有效的。
帧中继协议的“流水线”特性特别适用于局域网产生的突发性、高速率和大流量的数据。
对局域网的数据帧进行中继转发时，需要采用可变长度的帧格式，并尽可能减少转换处理软件，这正是帧中继的特点。
在已建成的帧中继网络中，进行局域网互连的用户数量占90％以上，因为帧中继很适合为局域网用户传送大量的突发性数据。
2.图像传送
帧中继网络可提供图像、图表的传送业务，这些信息的传送往往要占用很大的带宽。
而帧中继网具有高速率、低时延、动态分配带宽、成本低的特点，很适合传输这类图像信息，因而，诸如远程医疗诊断等方面的应用也就可以采用帧中继网络来实现。
3.虚拟专用网
帧中继网可以将网络中的若干个节点划分为一个分区，并设置相对独立的管理机构，对分区内的数据流量及各种资源进行管理。
分区内各个节点共享分区内的网络资源，分区间相对独立，这种分区结构就是虚拟专用网。
采用虚拟专用网比建立实际的专用网要经济合算，尤其适合于大企业用户。
随着多媒体业务和口技术的发展，作为数据通信基础网络技术的帧中继技术将被越来越多地应用，其发展前景无限。
五、结语
帧中继是对宽带和广域风格进行数据访问的重要技术。
这种ISDN运载服务可用于LAN互连和现存主机环境。
它的标准构成易于从目前的网络体系结构过渡到来来的信元中继。
我国能参考和借鉴发达国家的技术成果和先进经验, 结合实际情况适当加以应用在通信信息技术迅猛发展的今天，帧中继越来越被用到各个领域，例如应用于银行、证券等金融及大型企业、政府部门的总部与各地分支机构的局域网之间的互连等。
通过对帧中继网的学习，我了解了帧中继网的结构及其特点，以及其用户接入方式和中国公用帧中继网的结构等，也使我更加深入的学习了现代通信网络。
六、参考文献
[1]张保栋.帧中继技术综述.现代电信科技，1993年第3期
[2]王强，范悦.浅谈帧中继技术及应用前景.吉林工程技术师范学院学报，2008，Vo1．24No．2，Feb．
[3]XX百科，帧中继，
[4]王华奎.通信专业职业水平考试辅导，帧中继网，太原理工大学
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