1、幀中繼概述

幀中繼（FR，Frame Relay）技術(shù)是在OSI/RM的數(shù)據(jù)鏈路層上用簡(jiǎn)化的方法來(lái)傳送和交換數(shù)據(jù)單元的一種技術(shù)。幀中繼技術(shù)是在分組技術(shù)充分發(fā)展、數(shù)字與光纖傳輸線路逐漸替代已有的模擬線路、用戶終端日益智能化的條件下誕生并發(fā)展起來(lái)的。它僅完成OSI/RM數(shù)據(jù)鏈路層核心的功能，將流量控制、糾錯(cuò)等留給智能終端去完成，大大簡(jiǎn)化了節(jié)點(diǎn)之間的協(xié)議；同時(shí)，由于幀中繼技術(shù)采用虛電路技術(shù)，能充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，因而幀中繼具有吞吐量高、時(shí)延低、適合突發(fā)性業(yè)務(wù)等特點(diǎn)。

幀中繼技術(shù)是一種更新的分組交換概念，旨在通過(guò)簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)處理過(guò)程來(lái)最大限度地提高吞吐量和降低成本。幀中繼特別適用于終點(diǎn)為智能裝置（如工作站或局域網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)橋）及傳輸線路質(zhì)量高的應(yīng)用環(huán)境。幀中繼概念類似于X.25，但幀中繼減少了在每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的協(xié)議處理步驟，從而減少了整個(gè)端到端延遲。所有的確認(rèn)和差錯(cuò)恢復(fù)均由最終用戶終端執(zhí)行；類似地，流量控制也是在用戶端點(diǎn)實(shí)現(xiàn)的（盡管網(wǎng)絡(luò)在需要時(shí)也會(huì)生成擁塞情況報(bào)告）。從原理上看，幀中繼與X.25都同屬于分組交換。但幀中繼與X.25協(xié)議的主要區(qū)別詳見(jiàn)下表1中。

表1：幀中繼與X.25協(xié)議的主要區(qū)別

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幀中繼協(xié)議簡(jiǎn)化了X.25的第３層功能，使網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的處理大大簡(jiǎn)化，提高了網(wǎng)絡(luò)對(duì)信息處理的效率。采用物理層和鏈路層的兩級(jí)結(jié)構(gòu)，在鏈路層僅保留核心子集部分。幀中繼在鏈路層完成統(tǒng)計(jì)復(fù)用、幀透明傳輸和錯(cuò)誤檢測(cè)，但不提供發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤后的重傳操作，省去了幀編號(hào)、流量控制、應(yīng)答和監(jiān)視等機(jī)制，大大節(jié)省了交換機(jī)的開(kāi)銷(xiāo)，提高了網(wǎng)絡(luò)吞吐量、降低了通信時(shí)延。幀中繼提供一套合理的帶寬管理和防止阻塞的機(jī)制，用戶可有效地利用預(yù)先約定的帶寬，即承諾的信息速率（CIR），并且還允許用戶的突發(fā)數(shù)據(jù)占用未預(yù)定的帶寬，以提高整個(gè)網(wǎng)絡(luò)資源的利用率。

其幀結(jié)構(gòu)與ISDN的D通路鏈路接入?yún)f(xié)議（LAPD）結(jié)構(gòu)一致，可以進(jìn)行邏輯復(fù)用，作為一種新的承載業(yè)務(wù)。幀中繼具有很大的潛力，主要應(yīng)用在廣域網(wǎng)中，支持多種數(shù)據(jù)型業(yè)務(wù)，如局域網(wǎng)（LAN）互聯(lián)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAN）和計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）、文件傳送、圖像查詢、圖像監(jiān)視等業(yè)務(wù)。

幀中繼技術(shù)使用一組規(guī)程將數(shù)據(jù)信息以幀的形式（簡(jiǎn)稱幀中繼協(xié)議）有效地進(jìn)行傳送。幀中繼傳送數(shù)據(jù)信息所使用的傳輸鏈路是邏輯連接，而不是物理連接。在一個(gè)物理連接上可以復(fù)用多個(gè)邏輯連接，使用這種機(jī)理，可以實(shí)現(xiàn)帶寬的復(fù)用和動(dòng)態(tài)分配。

幀中繼提供的邏輯連接可以分為永久虛電路和交換虛電路。永久虛電路是指在幀中繼終端之間建立永久的虛電路連接，以建立永久虛電路為基礎(chǔ)傳送數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。交換虛電路是指在兩個(gè)幀中繼終端之間通過(guò)呼叫建立的虛電路，，在建立了的交換虛電路上傳送數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，當(dāng)傳送完畢以后，終端通過(guò)呼叫清除操作來(lái)拆除該虛電路。

2、幀中繼的協(xié)議模型

幀中繼的協(xié)議是以OSI/RM為基礎(chǔ)，協(xié)議模型僅包含二層，即物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的核心功能，協(xié)議模型如下圖2。幀中繼數(shù)據(jù)鏈路層的核心功能用來(lái)支持幀中繼承載業(yè)務(wù)，其主要功能如下表2的6項(xiàng)。

圖2：幀中繼的協(xié)議模型

表2：幀中繼數(shù)據(jù)鏈路層的核心功能

3、幀中繼的特點(diǎn)

幀中繼技術(shù)是在X.25分組交換技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。發(fā)展幀中繼的原因是X.25分組交換網(wǎng)的傳輸效率低、附加開(kāi)銷(xiāo)大效率低，不能滿足用戶的需求。在開(kāi)發(fā)X.25時(shí)，因傳輸誤碼率高達(dá)10^-3，故在每個(gè)節(jié)點(diǎn)都采用了存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)方式，確定了十分復(fù)雜的檢錯(cuò)、糾錯(cuò)、重發(fā)等機(jī)制。為保證傳輸質(zhì)量，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都需做這些重復(fù)工作，導(dǎo)致端到端傳輸延時(shí)大、傳輸速率和傳輸效率低。故X.25己不能滿足目前對(duì)數(shù)據(jù)通信高吞吐量、低延時(shí)、高效率的需求。因此，與X.25相比凸顯了如下特點(diǎn)，如下表3-1所示。另外，幀中繼和現(xiàn)有通信方式（X.25、電路交換等）的性能比較見(jiàn)下表3-2。

表3-1：幀中繼的特點(diǎn)

表3-2：幀中繼與其他通信方式的性能比較

4、幀中繼帶寬管理的三個(gè)參數(shù)

由于幀中繼采用了非強(qiáng)制性的擁塞管理，為了防止網(wǎng)絡(luò)過(guò)度擁塞或某一用戶大量地發(fā)送數(shù)據(jù)而影響其他用戶的服務(wù)質(zhì)量，幀中繼對(duì)用戶所能使用的帶寬進(jìn)行了一定的控制。幀中繼的帶寬管理包含3個(gè)參數(shù)：

1）承諾信息速率（CIR）：用戶在入網(wǎng)時(shí)，與網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商所簽訂的合同中，運(yùn)營(yíng)商所保證提供的最低用戶數(shù)據(jù)傳送速率即為承諾信息速率（CIR，Commitment information rate）。網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商根據(jù)合同中的CIR向用戶收取費(fèi)用。

2）承諾突發(fā)長(zhǎng)度（Bc）：承諾突發(fā)長(zhǎng)度是指在指定的時(shí)間間隔Tc內(nèi)，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商所承諾的用戶最大發(fā)送數(shù)據(jù)比特?cái)?shù)。

Bc = Tc×CIR

3）超突發(fā)長(zhǎng)度（Be）：超突發(fā)長(zhǎng)度是指在指定的時(shí)間間隔Tc內(nèi)，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商允許用戶超過(guò)Bc所發(fā)送的數(shù)據(jù)比特?cái)?shù)。網(wǎng)絡(luò)對(duì)這部分超額發(fā)送的數(shù)據(jù)盡力傳送，但不保證。

具體做法是，網(wǎng)絡(luò)根據(jù)上述參數(shù)在給定的時(shí)間間隔Tc中，對(duì)用戶所發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)數(shù)。對(duì)Bc即承諾部分的數(shù)據(jù)給以放行；對(duì)Be即超過(guò)部分也給以放行，但在幀頭中打上“丟棄指示”標(biāo)志，在網(wǎng)中傳輸遇到擁塞則丟棄該幀；對(duì)超過(guò)Bc +Be的部分，在用戶-網(wǎng)絡(luò)接口處即遭丟棄。在網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行初期，為保證用戶CIR內(nèi)數(shù)據(jù)的傳送，可使中繼線容量等于經(jīng)過(guò)該中繼線的所有PVC的CIR之和，在運(yùn)行的過(guò)程中隨著經(jīng)驗(yàn)的不斷積累可逐步增加PVC的容量，以保證帶寬資源的充分利用。

5、幀中繼技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化

ITU-T的幀中繼的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)有：LAPD、LAPE/Q.922、I.122等，它們定義了幀中繼服務(wù)的永久虛電路（PVC）；建議Q.931定義了幀中繼服務(wù)的交換虛電路(SVC）的呼叫建立過(guò)程；LAPD用于ISDN的D通道，是幀中繼的基礎(chǔ)，LAPD對(duì)應(yīng)的ITU-T建議書(shū)是I.441/Q.921；LAPE對(duì)應(yīng)的ITU-T建議書(shū)是Q.922；I.233、I.365.1、I.370、I.372定義相關(guān)承載業(yè)務(wù)要求；等等。

我國(guó)通信標(biāo)準(zhǔn)化組織，依據(jù)上述ITU-T建議，也制定了幀中繼的一系列相關(guān)通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，欲了解的請(qǐng)進(jìn)入。

欲進(jìn)一步了解幀中繼網(wǎng)絡(luò)編號(hào)方案的請(qǐng)進(jìn)入。