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1、帧中继技术论文广域网技术论文2013 2014学年第一学期题 目： 广域网技术之帧中继 专业班级： 网络103 学 号： 姓 名： 指导老师: 日 期： 2013-12-12 摘要帧中继(Frame Relay）是从综合业务数字网中发展起来的，并在1984年推荐为国际电话电报咨询委员会（CCITT）的一项标准，另外，由美国国家标准协会授权的美国TIS标准委员会也对帧中继做了一些初步工作。由于光纤网的误码率（小于109）比早期的电话网误码率（10-410-5）低得多，因此,可以减少X。25的某些过程，从而可以减少结点的处理时间，提高网络的吞吐量。帧中继就是在这种环境下产生的。帧中继提供的是数据链

2、路层和物理层的协议规范，任何高层协议都独立于帧中继协议，因此，大大地简化了帧中继的实现。帧中继的主要应用之一是局域网互联，特别是在局域网通过广域网进行互联时，使用帧中继更能体现它的低网络时延、低设备费用、高带宽利用率等优点。帧中继是一种先进的广域网技术，实质上也是分组通信的一种形式，只不过它将X。25分组网中分组交换机之间的恢复差错、防止阻塞的处理过程进行了简化.关键字 ：帧中继，吞吐量，广域网技术，分组通信.一。 帧中继概述1、帧中继技术的发展背景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

3、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。2、概述帧中继是一个提供连接并且能够支持多种协议、多种应用的多个地点之间进行通信的广域网技术,它定义了在公共数据网上发送数据的流程，属于高性能、高速率的数据连接技术。帧中继使用高级数据连路控制协议

4、（HDLC）在被连接的设备之间管理虚电路(PVC），并用虚电路为面向连接的服务建立连接。在OSI参考模型中，它工作在物理层和数据链路层，依靠上层协议（如TCP）来提供纠错功能.作为用户和网络设备之间的接口，帧中继提供了一种多路复用的手段。可以为每对数据终端设备分配不同的DLCI（数据链路连接标识符 ）、共享物理介质从而建立许多逻辑数据会话过程（即虚电路）。 二 帧中继的特点1、帧中继技术的特点高效：帧中继在OSI的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，简化节点机之间的处理过程，智能化终端设备把数据发送到链路层,并封装在帧结构中,实施以帧为单位的信息传送，网路不进行纠错、

5、重发和流量控制等，帧无需确认,就能在每个交换机中直接通过。经济：帧中继在采用统计复用技术（即宽带按需分配）向客户提供共享的网络资源，每一条线路和网络端口都可以由多个终端按信息流共享，同时，由于帧中继简化了节点之间的协议处理，将更多的带宽留给客户数据，客户不仅可以使用预定的带宽,在网络资源富裕时,网络允许客户数据突发占用非预定的带宽。可靠：帧中继传输质量好，保证网络传输，不容易出错,网络为保证自身的可靠性，采取了 PVC 管理和拥塞管理，客户智能化终端和交换机可以清楚了解网路的运行情况，不向发生拥塞和已删除的 PVC 上发送数据,以避免造成信息的丢失，保证网络品质。灵活：帧中继协议简单,将现有网

6、上 DDN 硬件设备稍加修改，同时进行软件升级就可实现，操作简单实现灵活。在用户接入方面，帧中继网络能为多种业务类型提供公用的网络传送能力，并对高层协议保持透明，客户不必担心协议的不兼容,很多路由器厂家支持帧中继 UNI 协议，便于客户接入。2、帧中继网络的主要特点1）帧中继提供的是一种面向连接的传输服务。（1)在两个用户传输数据之前,就通过网络建立逻辑上的通路，这个通路称为虚电路.(2)用户传输的数据将按照顺序通过网络到达终点,在网络终点不需要对数据重新排序。（3）无连接的网络服务：在传输之前不建立固定的连接，用户发送的数据可能会通过不同的路径到达终点,所以终点接收到的数据顺序与发送的顺序可

7、能不一致，需要重新排序。由路由器搭建的网络属于这种网络。（4）面向连接的网络服务:数据传输前已建立了固定的连接,用户始终使用这一通道传输数据，不会发生信息顺序的问题。2）虚电路分为永久虚电路(PVC)和交换虚电路（SVC)两种。PVC是永久建立的，由服务商在帧中继交换机上用静态交换表定义,不论用户是否进行传输,这条通路都一直存在。SVC是临时建立的,它在传输前动态建立,在传输完成后就会断开。目前，国内多使用永久虚电路(PVC)。3）帧中继可提供超过承诺带宽的传输能力。用户在服务商那里办理帧中继业务时，可根据自己的需要选择一个带宽，如：512K、1M、2M等，这个带宽为承诺带宽,是服务商为用户保

8、证的基础带宽。但虚电路的传输能力采用的是动态的按需分配原则，在传输数据期间,网络会提供承诺的带宽,并根据当前的网络情况，允许一定的扩展，在用户没有数据发送时，虚电路仍可保持连接关系，但网络可以把设备的传输能力用作其它服务,所以虚电路不会独占网络的资源。4）帧中继具有拥塞控制能力当网络发生拥塞时，帧中继交换机会向发送端和接收端的设备发送拥塞通知,要求设备降低发送速率。必要时，还会丢弃一些已经收到的数据包.三 帧中继的作用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

9、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

10、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。4帧中继网络的用途帧中继网络的用途是为最终用户提供能够支持具有高比特率传输要求的应用的高速虚拟专用网(VPN）. 帧中继网络通过尽量减少或取消大多数数据网络执行的各种功能来为用户提供快速服务。 由于光纤的大量应用， 帧中继可以取消许多耗时且昂贵的检错、编辑和重发功能。 帧中继的一个重要特征是可以按需提供带宽.帧中继应用增长的另一个因素是对更高容量网络接口的需要.四帧中继核心功能帧中继只执行最少量的操作,帧中继的核心功能基于ITUT Q.921和ANSI T16021988。包括：帧的定界、定位和透明性虚电路的复用和解

11、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。五 帧中继的帧格式帧中继的帧结构是由ITU-T Q。922建议的，也称为Q。922 HDLC帧。它与高数据链路控制（HDLC)帧的格式类似，主要区别是没有控制字段,而且它使用扩充寻址字段，以实现链路层复用和“共路信令”，数据进入帧中继网络时，以帧中继的帧格式进行封装。帧的转换由路由器完成.这里,需要把路由器的S0口配置为帧中继封装。(一般路由器的默认封装是HDLC或PPP）1.帧中继的帧格式:标志帧中继头部数据FCS标志帧中继的帧由4个字段组成：标志字段F、地址字段A、信息字段I和帧校验序列字段FCS。各字段内容及作用如下:标志：表示

12、帧的开始和结束，取值为7E。帧中继头部：16位，地址域，用于帧的寻址。数据：帧携带的数据，长度可变，一般不超过4096字节。FCS：帧校验序列。2。帧中继的头部：DLCI(6）C/READLCI（4）FECNBECNDEEA一般为2个字节,也可扩展为34个字节，其内容包括： DLCI数据链路连接标识符。帧中继采用虚电路方式来传送数据帧，帧中继的每一个帧沿着各自的虚电路在网络中传送。为此每个帧必须携带一个叫做数据链路标识符(DLCI）的“虚电路号”来标识每个帧的通信地址。 C/R命令/响应位，与高层应用有关，帧中继本身并不使用。 EAB-地址扩展表示，可扩展到3或4个字节。EAB0，表示下一字节

13、仍然是地址字节；EAB1,表示地址字段到此为止。 FECN正向阻塞显式通知，FECN1，可能有正向阻塞而延迟. BECN反向阻塞显式通知，BECN1,可能有反向阻塞而延迟。 DE-帧丢弃许可指示，用户终端根据FECN和BECN的指示，使用DE来告诉网络，若网络发生阻塞，可优先传送(DE0）那些对时延敏感的帧，丢弃（DE1)那些次要的帧。3.帧中继的帧结构和HDLC帧的不同 是帧不带序号，其原因是帧中继不要求接收证实，也就没有链路层的纠错和流量控制功能； 是没有监视(S)帧，因为帧中继的控制信令使用专用通道(DLCI=0)传送。帧中继的封装有两种格式：cisco和ietf,两种封装略有不同，不能

14、兼容。Cisco设备默认的封装格式是cisco，但它也支持ietf,国内的帧中继线路多采用ietf。六 帧中继的协议结构帧中继的协议结构如图所示。智能终端把数据送到链路层,封装在帧结构中,实施以帧为单位的信息传送。帧不需要第三层的处理,能在交换机中直接通过。一些第三层的处理功能，如流量控制等留给智能终端去处理。对第二层,帧中继只完成数据链路层的Q。922核心层功能: 帧定界、定位和透明传送; 利用帧头的地址字段进行帧复用和分用; 检验传输帧不超长、不过短； 检验传输帧在“0”插入前/“0”删除后是否为8 bit的整数倍； 帧传输差错检测,但不纠错,若有错，则丢弃； 对网络拥塞进行控制。七帧中继

15、网和X。25网的比较X.25网络是一个面向连接的三层结构网络，终端发送数据前要先建立虚电路,通信完毕要释放虚电路.网络各层协议，物理层X。21协议，数据链路层LAPB协议,分组层X.25协议。网络中分组传送采用统计复用、存储转发模式，链路层有严格的差错控制功能，可确保数据通信对误码率的要求。两者有以下主要区别：相同点：帧中继是在X。25基础上，简化了差错控制、流量控制和路由选择功能，网络只检错,无纠错和重传控制,差错由终端高层处理，控制简单,效率高、网络吞吐量大，而形成的一种快速分组交换技术.帧中继网和X。25网都是面向连接的分组交换网，而且帧的长度也都是可变的. 不同点：（1) 从层次上看，

16、X.25网和帧中继网的端到端传输情况不相同。X.25网的各结点有网络层，端到端确认由第四层(运输层）进行,而帧中继不仅各结点没有网络层,而且数据链路层也只有X。25网的一部分功能，端到端确认由第二层（数据链路层）进行。 (2）从源站到目的站传送一帧信息时，在X.25网和帧中继网的各链路上所要传送的信息不一样。对X.25网，每个结点在收到一帧后都要发回确认帧，而且目的站在收到一帧后发回端到端的确认时，也要逐站进行确认。而帧中继由于它的中间结点只转发帧，不发确认帧，即中间结点没有逐段的链路控制能力,所以，只有在目的端收到一帧后，才向源站发回端到端的确认。因此，在帧中继方式下，是不需要网络层的。(3

17、)X。25网由网络层提供面向连接的服务，包括永久虚电路和交换虚电路，而帧中继网由数据链路层提供面向连接的服务，且只支持永久虚电路。在数据链路层保持网络入口处和出口处所传输的帧的顺序,保证不交付重复帧，且帧的丢失率很小。（4）在X。25网中，各结点都要对用户数据进行检错和纠错，在数据链路层和网络层设置流量控制，而帧中继网的差错控制和流量控制主要由高层协议完成。X。25网在网络层设置路由选择功能，而帧中继则是在数据链路层进行永久虚电路的映射。(5）分组交换网是在网络层中实现多路复用,而帧中继则是在数据链路层实现多路复用。（6）分组交换的传输速率为64 kb/s,而帧中继的传输速率则可达2.048 Mb/s，且其最高速率没有作理论上的限制。目前，这种速率相对于局域网并不算高，但在实际应用的广域网上已经很不容易.参考文献1王强，范悦. 浅谈帧中继技术及应用前景J吉林工程技术师范学院学报，2008。22余琼蓉. 帧中继技术简介J 今日电信，1997.123方芳，赵慧玲。 帧中继技术的发展J. 现代电信科技 2005。124金慧文，陈建亚，纪红等。 现代交换原理M. 电子工业出版社 2011。25于翠波.数字移动通信系统.人民邮电出版社6张丽艳。移动通信技。人民邮电出版社2008版