帧中继

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二、数据链路层核心协议

帧中继承载业务使用Q.922协议的“核心”协议作为数据链路层协议，并透明地传递DL-CORE服务用户数据。

1、帧中继的帧结构

在帧中继接口，数据链路层传输的帧由4种字段组成：标志字段F，地址字段A，信息字段I和帧校验序列字段FCS。如下图。

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标志字段F同LAPF标志字段

地址字段A与LAPF地址字段基本相同，只是不使用地址字段中的C/R比特。

信息字段I包含的是用户数据，可以是任意的比特序列，它的长度必须是整数个字节，帧中继信息字节最大默契长度为262个字节，网络应能支持协商的信息字段的最大字节数至少为1600，用来支持例如LAN互联之类的应用，以尽量减少用户设备分段和重装用户数据的需要。

帧校验序列字段FCS同LAPF帧结构中的FCS字段。

2、数据链路层核心协议在ISDN协议结构中的位置

在ISDN环境中，数据链路层核心协议(DL-CORE)的位置如下图。帧中继协议分为用户(U)平面和控制(C)平面两部分，其中U平面第二层又可分为下列两个子层：DL控制子层(DL-CONTROL)和DL核心子层(DL-CORE)。

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3、数据链路层核心业务的数据传送功能

数据链路层核心业务的数据传送功能是通过原语的形式来描述的。只使用一种原语类型DL-CORE-DATA，用来允许核心业务用户之间传送核心用户数据。数据传送业务不证实服务，因此只有两种原语可供使用：DL-CORE-DATA请求和DL-CORE-DATA指示。

4、帧中继层管理功能

DL-CORE子层实体与其它实体之间的通信是通过原语来实现的。

在永久帧中继承载连接的情况下，与DL-CORE协议操作有关的信息均由DL-CORE层管理实体负责维护。对于即时的(on-demand)帧中继承载连接，建立和释放DL-CORE连接均由第三层来实现。与DL-CORE协议操作有关的信息均通过第三层管理和DL-CORE子层管理之间进行协调来管理的。

　

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三、帧中继的寻址功能

帧中继采用统计复用技术，以“虚电路”(VC)机制为每一帧提供地址信息，每一条线路和每一个物理端口可容纳许多虚电路，用户之间通过虚电路进行连接。在每一帧的帧头中都包含虚电路号--数据链路连接标识符(DLCI)，这是每一帧的地址信息。目前帧中继网只提供永久虚电路(PVC)业务，每一个节点机中都存在PVC路由表，当帧进入网络时，节点机通过DLCI值识别帧的去向。DLCI只具有本地意义，它并非指终点的地址，而只是识别用户与网络间以及网络与网络间的逻辑连接(虚电路段)。

帧中继的虚电路是由多段DLCI的逻辑连接链接而构成的端到端的逻辑链路。当用户数据信息被封装在帧中进入节点机后，首先识别帧头中的DLCI，然后再PVC路由表中找出对应的下段PVC的号码DLCI，从而将帧准确地送往下一节点机。

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第四章：帧中继用户接入及帧中继设备

一、帧中继用户接入规程

用户和网络之间的接口称为用户--网络接口(UNI)，在用户网络接口的用户侧是帧中继接入设备，用于将本地用户设备接入到帧中继网。

帧中继接入设备可以是标准的帧中继终端、帧中继装/拆设备，以及提供LAN接入的网桥或路由器等等。在用户--网络接口网络侧的是帧中继网络设备，帧中继网络设备可以是电路交换的，也可以是帧交换的或是信元交换的。

用户接入规程是指帧中继接入设备接入到帧中继网络设备应具有的或实现的规程协议。对于用户接入规程，ITU-T、ANSI和帧中继论坛各自制订了其有关用户--网络接口的标准，如下表所示。用户设备接入帧中继时，应符合其中之一的要求，并与帧中继网络设备支持的标准相兼容。由于这三种标准之间差别并不大，大多数生产厂商都支持这些标准。用户接入规程主要包括以下几部分内容：

FR UNI的相关标准

ITU-T   ANSI 帧中继论坛   
Q.922 T1.617   FRF.1
Q.933 T1.618 FRF.4


1)物理层接口规程

用户设备与帧中继网之间的物理层接口，通常提供下列之一的接口规程：

--X系列接口，例如X.21接口等；
--V系列接口，例如V.35，V.36，V.10，V.11，V.24接口等；
--G系列接口，例如G.703，速率可为2Mbit/s、8Mbit/s、34Mbit/s或155Mbit/s等；
--I系列接口，例如支持ISDN基本速率接入的I.430接口和支持ISDN一次群速率接入的I.431接口等。

2)数据链路传输控制

用户接入规程必须支持Q.922附件A规定的帧中继数据链路层协议，包括帧中继帧结构、地址格式、寻址方式以及传输方面的规定。

3)SVC信令

对于支持帧中继SVC业务的用户设备，其接入规程必须提供帧中继交换虚电路控制使用的信令，该信令在ITU-T Q.933建议中规定。

4)业务参数和服务质量

帧中继承载业务的服务质量由以下一些参数来表示：吞吐量、接入速率(AR)、承诺信息速率(CIR)、承诺突发尺寸(Bc)、超过的突发尺寸(Be)、承诺时间间隔(Tc)、中转时延(transit delay)，以及一些误传、丢失、失步、错帧数等参数。AR也等效于端口速率，对一条虚连接，CIR是再正常网络条件下网络向用户承诺的数据吞吐量，Be是在Tc时间内，网络试图转发高于Bc的最大允许，但并非承诺的数据量。网络通过确定上述参数对全网的带宽进行控制和管理。在用户--网络接口，服务质量参数值管理根据帧中继连接方式(PVC和SVC)的不同而不同。对于PVC来说，用户在申请入网时，需与网络运营者共同协商，确定上述参数。此外，还应协调丢帧率、帧长度、DLCI等参数。对于SVC来说，上述这些参数以及丢帧率、帧长度等应在呼叫建立阶段在用户--网络接口处交换，或者使用默契值。

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5)PVC管理规程

当帧中继设备接入到帧中继网络时，在PVC管理时，需要PVC的附加程序。这些PVC管理规程描述用户--网络接口如何相互交换有关链路连接整体性、PVC当前状态、PVC的增加或删除等一些信息。在用户--网络接口，PVC管理的信息通常采用无编号信息帧传递。采用单向或双向周期性地用STATUS ENQUIRY和STATUS消息交换链路及PVC状态信息。在采用单向方式时，由用户设备发送STATUS ENQUIRY消息，网络设备用STATUS消息来响应。

6)拥塞控制

UNI接口处拥塞控制管理在Q.922建议附件A和I.370建议中规定。

帧中继在处理拥塞方面采用显示拥塞通知和隐式拥塞检测。所谓显示拥塞通知是在Q.922帧中使用FECN和BECN比特，网络可对用户帧中的这两个比特置位，以通知端用户在业务量同向或反向上发生了拥塞。所谓隐式拥塞是依赖端用户设备的智能检测拥塞状态的存在，当发生网络拥塞时，网络可以丢弃DE比特置为“1”的帧。用户端到端高层协议一旦检测出数据丢失，则表明网络发生拥塞。

拥塞控制主要应用拥塞避免和拥塞恢复这两个机制。拥塞避免是在发生拥塞状态时，网络通过在用户数据帧中置位BECN和FECN，对用户发出明确通知，如果此时用户有效地降低发向网络的业务量，就可缓解拥塞状态。拥塞恢复是在用户设备不能有效地对BEDN/FECN进行反应，致使网络拥塞更趋严重时引发的。网络首先丢弃DE比特置位的用户帧，如果仍不能缓和拥塞，则会丢弃Be数据及至Bc数据。

　

二、用户接入电路

目前，用户可以采用直通用户电路接入到帧中继网络，也可以采用电话交换ISDN或拨号交换电路接入帧中继网络。

1)二线(或四线)话带调制解调传输方式

工作方式为双工，有些高速调制解调器具有复用分路功能，可为多个用户提供入网服务。这种方式适用于速率较低、跟帧中继网络设备较远的用户。

2)基带传输方式

这种传输方式采用二线或四线全双工工作，用户速率通常为16kbit/s、32kbit/s或64kbit/s。这种基带传输设备中还可具有时分复用功能(TDM)，可将低于64kbit/s的子速率复用到64kbit/s的数字通路上，为多个用户入网提供连接，在复用时需留出部分容量供网络管理控制使用。

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3)2B+D线路终端(LT)传输方式

这种传输方式采用ISDN的数字用户环路技术，在一对双绞线上进行双向数字传输，可为多个用户提供入网，使用于跟帧中继网络设备较近(6Km之内)的用户。

4)ISDN拨号接入方式

ISDN拨号接入方式是指ISDN用户终端通过拨号经ISDN网络接入到帧中继网络。采用这种方式，一方面许多用户可以共享接口，从而可以降低接入费用；另一方面，可以提高用户的灵活性，简化网络，扩展FR市场的作用。

5)PCM数字线路传输方式

这种传输方式可以利用开到用户的光缆、微波数字电路，并可以与其它业务合用，占用一条或多条2048kbit/s链路接入帧中继网。

6)其它数字接入方式

随着数字技术的不断发展，用户可以采用新的数字传输设备，如高速数据用户环路(HDSL)设备或非对称数据用户环路(ADSL)设备接入到帧中继网络。

　

三、用户入网方式

1)局域网(LAN)接入方式

LAN用户接入帧中继网络主要采用以下两种形式：

a、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；
b、LAN用户通过帧中继装/拆设备(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络时，通常将专用网中的一台交换机作为公用帧中继网的用户，采用标准的FR UNI接口规程接入到公用帧中继网络。

　

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四、帧中继用户接入设备

帧中继用户接入设备是用户宅用设备(CPE)，是组成帧中继网络的基本要素，负责把帧送到帧中继网。帧中继用户接入设备种类繁多，主要包括符合帧中继用户网络规程的帧中继终端、帧中继装/拆设备(FRAD)和路由器或网桥。

1)帧中继终端

符合帧中继用户--网络接口规程的用户终端，称为帧中继终端，它具有以下一些基本特性：

(1)终端物理接口应与帧中继交换机能够支持的用户线路接口之一相一致。
(2)在U平面第二层，应实现数据链路层核心功能。
(3)由于帧中继网络透明传送用户终端之间交换的高层协议。为了进行有效通信，用户终端双方应该进行完全兼容的高层协议和应用程序。
(4)具有拥塞管理和拥塞控制功能。
(5)应提供PVC管理程序，完成链路整体性核实功能、增加PVC的通知功能、删除PVC的通知功能，以及PVC状态通知(可用或不可用状态)等功能，并符合Q.933建议附件A的有关规定。
(6)应提供维护和测试功能。

2)帧中继装/拆设备

具有非帧中继用户网络接口的用户终端，应经过帧中继装拆设备(FRAD)才能和帧中继交换机相连接。FRAD既可以置在帧中继交换机内，也可以单独设置。FRAD通常具有以下一些基本特性：

(1)具有协议转换功能。
(2)具有拥塞管理和控制功能。
(3)具有集中功能，可以接入多个用户。
(4)具有维护和测试功能。

3)路由器和网桥

LAN经过帧中继的互连除应用FRAD外，主要采用的是路由器和网桥，由网桥或路由器传送的数据包应采用无连接的网络层协议来传送。

LAN通过FR网络在网络层处的互连采用路由器。路由器可以单独设置，也可以内置在帧中继交换设备内。

LAN通过FR网络在数据链路层的互连采用网桥，网桥允许一个LAN上的某终端与由FR网互连、但物理上分离的另一LAN上其它终端通信。LAN经由网桥互连，要考虑两种情况：

(1)互通在LAN介质接入控制(MAC)层完成；
(2)互通在LAN逻辑链路控制(LLC)层完成。

　

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五、帧中继交换机

帧中继技术是在分组技术充分发展，数字与光纤传输线路逐步替代已有的模拟线路，用户终端日益智能化的条件下诞生并迅速发展起来的。设计帧中继的目的是为了从现有的网络结构向未来的网络结构即信元中继平稳过渡。在帧中继技术、信元中继和ATM技术的发展过程中，帧中继交换机的内部结构也在逐步改变，业务性能进一步完善，并向ATM过渡。目前市场上的帧中继交换产品大致有三类：

(1)改装型X.25分组交换机；
(2)以全新的帧中继结构设计为基础的新型交换机；
(3)采用信元中继、ATM技术、支持帧中继接口的ATM交换机。