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发信人: maxworkshop(路由的感动) 整理人: amac(2002-05-05 08:51:25), 站内信件 |
| 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承载业务。用户信息以帧为单位进行传输，并对用户信息流进行统计复用。帧中继是综合业务数字网I-SDN标准化过程中产生的一种重要技术，它是在数字光纤传输线路逐步替代原有的模拟线路，用户终端日益智能化的情况下，由X.25分组交换技术发展起来的一种传输技术。
帧中继的主要技术特点是:用户信息以帧为单位进行传送,网络在传送过程中对帧结构、传送差错等情况进行检查,对出错帧直接予以丢弃;同时,通过对帧中地址字段DLCI的识别,实现用户信息流的统计复用。 帧中继业务及应用 一、帧中继业务 1.帧中继业务 帧中继网络提供的业务有两种:永久虚电路和交换虚电路。永久虚电路是指在帧中继终端用户之间建立固定的虚电路连接,并在其上提供数据传送业务。交换虚电路是指在两个帧中继终端用户之间通过虚呼叫建立虚电路连接,网络在建好的虚电路上提供数据信息的传送服务,终端用户通过呼叫清除操作终止虚电路。目前已建成的帧中继网络大多只提供永久虚电路业务,而交换虚电路及有关用户可选业务正在研究中。 由于帧中继业务不提供错帧通知、错帧恢复及出错帧的重传服务,因此业务的开展必须具有两个基本条件: ．必须采用智能化的用户终端,在其上运行高层通信协议,以完成纠错、流量控制等功能。 ．中继线必须具有较好的传输性能,以避免因传输差错造成过多的帧丢失,影响网络服务质量。 2.与现有业务的比较 帧中继业务兼有X.25分组交换业务和电路交换业务的长处,在实现技术上比ATM简单成熟。下面分别对这几种业务加以比较。 (1)与X.25分组交换业务的比较 帧中继和X.25分组交换业务都采用虚电路的复用技术,以充分利用网络带宽资源,降低用户通信费用。但在业务质量上,由于帧中继网络对出错帧不进行纠错处理,简化了通信协议,因此帧中继网络节点机处理每帧所需时间大大缩短,端到端用户信息传送时延低于分组网,整个网络的业务吞吐量高于分组网。帧中继还具有一套完备的带宽管理和阻塞管理措施,在带宽的动态分配技术上比分组网更具优势。 (2)与电路交换业务的比较 帧中继业务和电路交换业务都可为用户提供高速率、低时延的数据传送业务,但用户使用电路交换业务时独占带宽资源,因此通信费用昂贵。帧中继采用动态分配带宽技术,允许用户占用其他用户的空闲带宽来传送大量突发数据,实现了带宽资源的共享,使用户的通信费用低于专线。 (3)与ATM业务的比较 ATM业务也可为用户提供高速率、低时延的数据传送业务,但需要大量网络硬件的更新,所需费用昂贵。而采用帧中继技术可直接利用现有网络硬件资源,只对网络软件加以改造更新,费用较低,因此对网络运营部门很有吸引力。 目前,有些帧中继网络就是对分组网软件升级改造而形成的。我国的帧中继网是以DDN为物理传输基础的。同ATM相比,帧中继业务可以充分利用现有的物理网络资源,具有实现技术简单的优势。从将来的发展看,ATM适合承担高速宽带网的骨干部分。对普通用户来说,使用帧中继网作为宽带业务的接入网是经济有效的。 二、帧中继业务应用 帧中继业务的应用十分广泛,下面举例说明永久虚电路业务在实际中的几种应用。 1.局域网互连 利用帧中继网络进行局域网互连是帧中继最典型的一种应用。在已建成的帧中继网络中,其用户数量占90%以上,这主要是因为帧中继很适合为局域网用户传送大量突发数据。 许多大企业、银行、政府部门在其总部和各地分支机构中建立的局域网(LAN)需要进行互连。LAN上往往会产生大量突发数据,争用网络的带宽资源。而采用帧中继技术,既可节省费用又可充分利用网络资源。 帧中继网络在业务量少时,通过带宽的动态分配技术,允许某些用户利用其他用户的空闲带宽传送自己的突发数据,实现带宽资源共享,降低了用户的通信费用;在网络业务量大甚至发生拥塞的情况下,由于已为每个用户分配了CIR,网络按照用户信息的优先级及公平性原则,将某些超过CIR的帧丢弃,并尽量保证未超过CIR的帧的可靠传送,因此用户不会因拥塞造成数据的不合理丢失。上述特点使帧中继网络很适合为LAN用户提供服务。 2.图像传送 帧中继可以为医疗、金融机构提供图像、图表的传送业务。这些用户信息的传送往往要占用很大的数据带宽。以医疗机构经常传送的X光片为例,一张普通X光胸透照片往往要占用8Mbps的带宽,如用分组网传送,端到端传送时延过长,用户难以接受;用电路交换网传送,费用太高;而帧中继网高速率、低时延、带宽动态分配的特点,很适合传输这类图像信息。帧中继的图像传送迅速便利。 终端A和B均可将X光片扫描为数据图像信息送往对方,还可在与帧中继网相连的某个主机上建立一个数据库,各图像处理终端可把需要保存的信息送往该数据库,使用时再从库中提取。对于大型医疗机构,这样的互连结构有助于实现远程医疗诊断。 3.虚拟专用网 帧中继网络可以将其上的几个节点划分为一个分区,并设置相对独立的网络管理机构,对分区内数据流量及各种资源进行管理。分区内各节点共享分区内网络资源,相互间的数据处理和传送相对独立,对帧中继网络中其他用户不造成影响。这种分区结构就是虚拟专用网。采用虚拟专用网所需费用比组建一个实际的专用网经济合算,因此对大企业用户十分有利。 网络管理设备A对整个网络进行监控,负责全网的设备维护、故障诊断和处理、带宽管理等网络管理任务。网络管理设备B、C、D只对各自所在的虚拟专用网进行网络管理。 综上所述,帧中继业务同分组交换和电路交换相比,占有明显优势;同ATM相比,其实现技术简单且比较成熟,已经吸引了大量LAN用户,近年内具有良好的发展前景。 帧中继接入 随着终端设备智能化发展和通信线路传输质量提高,帧中继技术得到了广泛的应用。在我国,广大数据用户对帧中继技术的兴趣不断提高。如何较好地应用这一新的广域网技术,成为用户关注的焦点。 一、帧中继用户─网络接口 帧中继业务是通过用户设备和网络之间的标准接口来提供的,该接口称为用户─网络接口。 在用户─网络接口用户一侧是帧中继接入设备,用于将本地用户设备接入帧中继网。帧中继接入设备可以是LAN设备(例如网桥、路由器或网关)、前端处理机、集中器及传统的PAD等。在用户─网络接口网络一侧是帧中继网络设备,用于帧中继接口与骨干网之间的连接。帧中继网络设备可以是电路交换的,也可以是帧交换或信元交换的。 二、用户接入规程 CCITT(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。用户接入帧中继网时,应符合其中一种标准。目前大多数生产厂商对这三种标准都支持。 ITU-T将其各个标准中有关帧中继UNI接口的部分综合在一起,并加以适当增补,形成建议X.36───"通过专用电路提供帧中继数据传输业务的公用帧中继网使用的数据终端设备(DTE)和数据电路终接设备(DCE)之间的接口(UNI)"。 目前该建议为草案,正式文件将于近期发布。X.36建议(草案)的主要内容包括: (1)DTE/DCE的物理层描述 该部分规定了DTE/DCE之间的物理接口,包括X.21接口、X.21bis接口、V-系列接口、G-系列接口和I-系列接口。用户接入时,可根据需要选用相应的接口。 (2)帧中继数据传送业务(FRDTS)描述 该部分描述了FRDTS的一般概念、复用及所提供的业务。 (3)业务参数和业务质量 该部分内容取自I.370的1.2和Q.933的A.5.1,主要描述了为保证业务质量要求和进行拥塞控制所需的参数。 (4)数据链路传输控制 该部分内容与Q.922的附件A中的相关部分基本相同,包括帧结构、寻址方式以及传输方面的规定。 (5)PVC管理规程 该部分内容取自Q.933的附件A,规定了在DTE和DCE之间进行链路完整性证实、增加和删除PVC通知、PVC状态通知的功能。 (6)拥塞控制 该部分内容取自I.370和Q.922的附件A。 (7)多协议包封 该部分取自Q.933的附件F,提供了多种协议(如IP、802.3、802.4、802.5、FDDI等)使用帧中继时进行包封的帧结构。该部分是选用的。 三、用户接入电路 目前,大部分用户采用直通用户电路接入帧中继网,如图2所示。也有些用户通过电话交换电路或ISDN交换电路接入。 方式1是二线(或四线)话带调制解调传输方式,支持的用户速率由线路长度、调制解调器型号决定。适用于速率较低(如9600bps、14.4Kbps、19.2Kbps),帧中继网络设备较近的用户。 方式2是基带传输方式,用户速率通常为16Kbps、32Kbps或64Kbps。这种基带传输设备中还可具有TDM复用功能,为多个用户入网提供连接,复用时需留出部分容量供网络管理控制使用。 为节约用户接入线路,可采用方式3,即基带传输加TDM复用传输方式。这是在基带传输的基础上(如64Kbps基带),加上TDM复用为多个用户入网的传输方式。 方式4是2B+D速率线路终接(LT)单元传输方式,可为多个用户提供入网。 方式5和6是PCM数字线路传输方式。例如,连到用户的光缆与其它业务合用,占一路2048Kbps接入公用帧中继网。其中,方式⑥是专用帧中继网用户接入方式。 目前,国际上有些网络运营公司也以拨号接入帧中继网的方式提供通过电话网交换电路。这种方式需要在网络设备中加入特殊的处理模块,技术较为复杂,在当前只提供PVC业务的情况下应用较少。将来提供SVC业务后,使用这种电路接入方式的用户将有所增加。将来我国开通ISDN业务后,用户也可通过ISDN接入帧中继网。 四、用户接入速率 国外帧中继网络公司允许用户接入速率一般最低为1200bps,最高为2Mbps,某些生产厂商已能提供E3(34368Kbps)的接口。由于帧中继业务自身的特点,目前大部分用户的接入速率都在56Kbps～2Mbps范围内。随着业务发展,帧中继作为ATM的接入网,用户接入速率将大大提高。 五、用户接入形式 用户接入帧中继网的主要形式: (1)局域网(LAN)接入形式 LAN用户一般通过路由器或网桥接入帧中继网,其路由器或网桥具有标准的UNI接口规程,如图3中①所示。当LAN的服务器具有标准的UNI接口规程时,LAN用户可以通过服务器接入帧中继网。LAN用户也可通过其它帧中继接入设备(如集中器、PAD、规程转换器等)接入。 (2)计算机接入形式 这里计算机的概念既指一般的PC机,也包括大型主机。大部分计算机是通过帧中继接入设备,将非标准的接口规程转换为标准的接口规程后,接入帧中继网的。例如,若干台PC机通过一个PAD接入,主机通过其前端处理机接入。如果计算机自身具有标准的UNI规程,也可作为帧中继终端直接接入帧中继网。 (3)用户帧中继交换机接入公用帧中继网 用户专用的帧中继网接入公用帧中继网时,将专网中的一台交换机作为公用帧中继网的用户,以标准的UNI规程接入。 帧中继组网技术 在进行帧中继的网络组织时，应考虑以下一些因素： ．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。 组网技术 帧中继网络的由帧中继节点机和传输链路构成的。网络提供两个或多个用户终端之间的连接，以便进行通信。在帧中继网中，无论从经济上还是建设方面考虑目前难以使每个帧中继节点机两两相连，所以如何合理地组建网络是非常重要的。 拓扑结构 星形拓扑、环形拓扑、等级（树型）拓扑、网状拓扑。 国外帧中继的组网 从国外电信运营公司提供帧中继业务的组网经验来看主要有两种方式。 第一种是在原有的公共分组数据网上对分组交换节点进行版本升级，利用原有设备及传输系统，增加帧中继功能软件或硬件配置的能力来提供帧中继业务。采用这种方式的例子是法国电信的Transpac网、德国原邮电部的Framelink及美国的Telenet。法国电信是在TRANSPAC网上原有的阿尔卡特分组节点机上增加帧中继功能，提供帧中继业务的。 采用这种方式虽然具有便于实施且费用节省的优点，但是随着帧中继业务的发展，当网络规模扩大时将有几点不利因素。例如由于分组节点与帧中继节点设备在一起，而提供的业务又是不同的，会在业务的提供、传输电路的调度、保证网络性能及网络管理等方面难以取得令人满意的结果。 第二种方式是独立组建帧中继网络，建立专用于帧中继业务的帧中继节点。采用这种方式的例子是欧洲的芬兰，美国的AT&T、Sprint和Wiltel等公司。芬兰的全国帧中继公用骨干网由7个帧中继节点机构成，两两相连，采用新桥公司的36120节点机设备。 基于ISDN提供帧中继业务 通过在ISDN网上的数字交叉设备增加帧中继的软硬件功能，可以向用户提供帧中继业务。 DDN上TDM专线的传输质量高、误比特率低，线路质量和交换设备都具有支持帧中继业务的能力。如果利用DDN的一部分数据带宽开放帧中继业务，可以使网络运营部门根据不同层次用户对传输可靠消息、实时性及费用的要求，灵活地调整帧中继业务和TDM专线业务之间的带宽分配，充分利用网络资源以满足用户的不同需求。通过DDN提供帧中继业务的功能示意图。 基于X.25设备提供帧中继业务 通过X.25分组节点机设备也可以为用户提供帧中继业务。以我国分组网使用的交换设备DPN100为例，无需增加特殊设备，只需在交换机上重新配置，将交换机软件包中以有的帧中继软件加载到相应的硬件上，就可以提供帧中继业务。需要说明的是，在通过X.25节点设备提供帧中继业务的情况下，X.25网与帧中继网在逻辑上是独立的。其相互关连的仅是物理实现方面使用了同一个设备。 专门组建帧中继网 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。 帧中继组网设备 一、节点设备 1.节点设备序列划分 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,如下表所示。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。实际组网时,可根据具体要求选择配置多种型号的节点机。 在帧中继技术采用上,根据国际上发展帧中继的经验,初期可先发展技术已基本成熟的永久虚电路连接(PVC),以降低投资,减少风险和技术难度;等条件和技术成熟时,再考虑发展可交换的虚电路连接(SVC)。在骨干网节点设备、特别是枢纽节点设备选型时,应考虑节点设备目前或今后有无与ATM互连的能力。 2.帧中继节点机性能指标要求 在节点设备选型时,一般要求节点机具有以下性能: (1)节点机对外接口。 ．中继线接口 根据节点机在网络上的位置,节点机中继线应有不同速率的接口要求。接口可以是E1、E3、STM-1或其它高速接口。物理接口:E1和E3接口电气特性应符合ITU-T建议G.703的规定;STM-1应符合ITU-T相关规定。 ．用户线接口 接口速率由9.6Kbps可达E1,大型节点机酌情考虑实现E3接口。接口标准:用户速率≤20Kbps时,使用ITU-T建议V.24(与RS-232C兼容)的接口规定;用户速率≤10Mbps时,使用ITU-T建议X.21接口、ITU-T建议G.703接口、ITU-T有关ISDN的接口,可选用ITU-T建议V.11或V.35接口规定的电气特性。 (2)节点机的时钟源和定时。 ．节点机内部应设时钟源,长期频率偏差应≤25～50ppm。 ．节点机应选择主/从两种定时工作方式。 ．节点机应具有两个以上端口,可接入参考基准信号,并能检测端口故障,自动切换。 (3)支持永久虚电路连接,具有自动节点间路由和连接管理功能。 (4)网管控制信息通信功能。网络节点应能与上级NMC之间发送、接收网管控制信息。 (5)节点机的管理控制功能。应具有以下功能: ．操作、维护和管理功能,如用户线管理、中继线管理、路由管理、PVC状态管理等; ．业务等级管理功能和灵活的带宽管理功能; ．拥塞管理和控制功能; ．告警记录、告警报告等功能; ．故障诊断和控制等功能。 (6)节点机的互连功能。 ．帧中继节点机应具有与同制式、不同制式帧中继节点机的互连能力,并符合ITU-T的相关规定。 ．帧中继节点机根据具体要求,应具有跟其它网的互通或互连能力,并符合ITU-T的相关规定。 (7)节点机的可靠性和可用性要求。 ．节点机的控制板、电源板等主要部件1+1备份,其它部件N+1备份。 ．对出故障的中继线进行动态重选路由,快速恢复网路业务,使服务故障减到最小,增加网络可用性。 ．要求节点机平均无故障时间(MTBF)大,平均故障恢复时间(MTTR)小。 ．节点机应具有故障检测、故障定位等功能,以及冗余部件切换功能。 ．节点机应能便于操作和维护。 (8)节点机在加负载时应具有较低的中转时延(transit delay)。 (9)大型节点机应具有与ATM互连或互通的能力。 (10)作为国际出入口节点的帧中继节点机,应具有与国际上现有帧中继网路互连的能力。 二、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,主要性能要求如下: ．各NMC应能负责本节点的配置、运行状态和业务情况的监视和控制,为维护人员提供手段。 ．各NMT应能完成授权范围的网管控制,并能实现以下五个范围内的网管控制功能:设备和业务配置、网路和业务性能、故障或维护、计费和安全防护功能。 ．网管控制中心应有足够的存储容量,用于存储网络当前结构、路由表和配置参数、以及相关的历史数据。 ．各网管控制中心应考虑与电话网的接口,以便网管人员能远程接入中心,同时也可作为中心之间的备用信息传输通路。 ．要求网管控制中心设备应能稳定工作,可靠性高,便于维护。 ．网管控制中心应具有良好的人/机接口,操作方便,显示、输出直观。 ．网管控制中心可考虑设置主备用设备。 三、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。 同时,通过多协议路由器或网桥支持以太网(IEEE 802.3)、令牌环(IEEE 802.5)或光纤分布数据接口(FDDI)局域网端口的连接,使局域网的接入和路由选择经济、高效。 1.帧中继终端 符合帧中继UNI协议接口的用户终端,称为帧中继终端。它应符合以下要求: (1)在U平面第二层,应实现Q.922规定的数据链路层核心功能。在具体应用中,可根据需要实现Q.922控制子层功能。 (2)在U平面第三层及以上,应具有以下功能: ．分段/重装; ．复位; ．协议标识符; ．加急数据; ．限定数据; ．差错恢复和流量控制功能。 (3)在SVC情况下,在C平面应实现Q.933、Q.922或Q.921协议。 (4)应具有拥塞管理和控制功能。 (5)提供维护、测试功能。 (6)物理接口应与节点机支持的用户线接口相一致。 (7)稳定、可靠、操作方便。 2.帧中继装/拆设备 具有非帧中继UNI协议接口的用户终端,经过帧中继装/拆设备才能与帧中继节点机相连接。FRAD既可设置在帧中继节点机内,也可单独设置。FRAD应具有以下功能: ．协议转换功能; ．拥塞管理功能; ．维护、测试功能; ．对不同的用户入网接口使用方便,接口速率为9.6Kbps至E1; ．集中功能; ．稳定可靠,操作方便。 3.网桥或路由器 LAN经过帧中继的互连/互通采用路由器和网桥。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,因此数据包应有特定的格式和标识,以便在远端识别。传送标识应利用ISO9577中定义的网络层协议标识符(NLPID)。上述数据包应再用Q.922封装后,才能在帧中继网络中传送。 (1)路由器 FR和LAN之间在网络层的互连/互通采用路由器。为完成LAN经由FR网互连,路由器应具有以下功能: ．用Q.922帧封装任何LAN标识的数据包。Q.922帧应包含用来识别协议的必需信息,以保证远程正确处理接收的数据包。 ．当数据包尺寸大于FR网络能提供的最大尺寸时,LAN中使用无连接协议的网络层应支持数据包的分段和重装。路由器应封装分段的数据包。分段数据的格式除包含封装头外,应与其它封装数据包一样。接收的路由器应重装分段的数据包并保持它们的顺序。如接收的数据包差错或丢失,则较高层协议负责重发。 ．路由器应具有动态分辨网络业务接入点(NSAP)协议地址的能力。 ．根据具体情况,可提供以太网接口(IEEE 802.3,总线1～10Mbps)、FDDI接口(100Mbps)或令牌环接口(IEEE802.5,4/16Mbps)。在帧中继用户───网络处,可提供以下接口:E1/G.703、X.21、V.35、V.24/RS-232C。 ．拥塞管理和控制功能。 ．诊断和统计功能。 ．环回测试功能。 ．告警监视。 ．使LAN的接入和路由选择经济、高效。 ．稳定可靠。 路由器既可内置于节点机内,也可单独设置。 (2)网桥 FR和LAN之间在数据链路层的互连/互通采用网桥。为完成LAN经由FR网互连,网桥应具有以下功能: ．桥接的数据包应具有特定的格式和指示(NLPID),以便在远端识别。 ．网桥应支持多协议封装方法,而且应知道哪一条虚连接将运载这个封装。同时,桥接的数据包用NLPID值为0X80封装,表示IEEE次网络层接入协议(SNAP)。SNAP头按帧的格式识别桥,如IEEE802.3、IEEE 802.5、IEEE802.1(d)和FDDI等。 ．拥塞管理和控制功能。 ．诊断和统计功能。 ．环回测试功能。 ．告警监视。 ．使LAN的接口和路由选择经济、高效。 ．稳定可靠。 ---- 人生风云数十载, 喜怒哀乐去又来。  |
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