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1、可编辑 数据通信工程第二章帧中继 FR 技术 2020 4 4 1 可编辑 教学内容 自测训练题 2020 4 4 2 可编辑 第二章帧中继 FR 技术 第一节帧中继技术的基本概念 第二节帧中继的基本原理 第三节我国的帧中继网 第四节帧中继的发展前景 2020 4 4 3 可编辑 一 帧中继的含义 二 帧中继技术的特点 三 帧中继的帧结构 第一节帧中继技术的基本概念 2020 4 4 4 可编辑 帧中继 FrameRelay 是分组交换技术的新发展 它是在通信环境改善和用户对高速传输技术需求的推动下发展起来的 帧中继仅完成OSI物理层和链路层核心层的功能 将流量控制 纠错等留给智能终端去完成
2、大大简化了节点机之间的协议 帧中继采用虚电路技术 可充分利用网络资源 具有吞吐量高 时延低 适合突发性业务等特点 帧中继技术主要应用在广域网 WAN 中 支持多种数据型业务 一 帧中继的含义 2020 4 4 5 可编辑 1 帧中继技术主要用于传递数据业务 将数据信息以帧的形式进行传送 2 帧中继传送数据使用的传输链路是逻辑连接 而不是物理连接 在一个物理连接上可以复用多个逻辑连接 可以实现带宽的复用和动态分配 3 帧中继协议简化了X 25的第三层功能 使网络节点的处理大大简化 提高了网络对信息的处理效率 采用物理层和链路层的两级结构 在链路层也只保留了核心子集部分 二 帧中继技术的特点 20
3、20 4 4 6 可编辑 4 在链路层完成统计复用 帧透明传输和错误检测 但不提供发现错误后的重传操作 省去了帧编号 流量控制 应答和监视等机制 大大节省了帧中继交换机的开销 提高了网络吞吐量 降低了通信时延 5 交换单元 帧的信息长度比分组长度要长 预约的最大帧长度至少要达到1600字节 帧 适合封装局域网的数据单元 6 提供一套合理的带宽管理和防止拥塞的机制 使用户有效地利用预约的带宽 即承诺的信息传送速率 CIR 还允许用户的突发数据占用未预定的宽度 以提高网络资源的利用率 7 与分组交换一样 帧中继采用面向连接的交换技术 可以提供SVC 交换虚电路 和PVC 永久虚电路 业务 但目前已
4、应用的帧中继网络中 只采用PVC业务 2020 4 4 7 可编辑 三 帧中继的帧结构 帧中继的帧结构与ISDN链路层上采用的帧结构一致 即Q 922LAPD D信道上的链路访问规程 的帧结构 2020 4 4 8 可编辑 1 F 帧标志 帧标志用于帧定位 值为01111111 2 帧中继头 数据链路连接标志 DLCI 用于区分不同的帧中继连接 它是帧中继的地址字段 地址字段还可以扩展为2个8个比特组 根据ITU T的有关的建议 DLCI的0号保留为通路接受控制信令使用 DLCI的1到15号和1008到1022号保留为将来应用 DLCI的号保留为在本地管理接口 LMI 通信时使用 DLCI从1
5、6号到1007号共有992个地址可为帧中继使用 在帧中继连接中 两个端口的用户 网络接口 UNI 可以具有不同的DLCI值 2020 4 4 9 可编辑 2 命令响应比特该比特在帧中继网路中透明传输 3 地址段扩展比特 EA EA比特用于只是地址是否扩展 目前地址字段仅使用两个8比特组 第一个8比特组的EA置为 0 第二个8比特组的EA置为 1 4 扩展的DLCI EXTENDEDDLCI 5 前向拥塞告知比特 FECN 和后向拥塞告知比特 BECN BECN可以由拥塞的网络置位来通知帧中继接入设备启动避免拥塞的程序 当接收端帧中继接入设备发现FECN比特被置位后 必须在向发端发送的帧中将BE
6、CN置位 6 丢弃指示 DE 丢弃指示比特用于指示在网路拥塞情况下丢弃信息帧的使用 当网路拥塞后 帧中继网路会将DE比特置位1 2020 4 4 10 可编辑 3 用户数据 USERDATA 包括控制字段和信息字段 其长度是可变的 信息字段的内容应由整数个8比特组构成 4 FSC为帧序列校验序列用于保证在传输过程中帧的正确性 在帧中继接入设备的发端及收都要进行CRC校验的计算 如果结果不一致 则丢弃该帧 如果需要重新发送 则由高层协议来处理 2020 4 4 11 可编辑 1 帧中继的协议结构 3 带宽管理 5 PVC管理 第二节帧中继的基本原理 4 拥塞管理 2 寻址方式 2020 4 4
7、12 可编辑 1 帧中继的协议结构 智能化的终端设备把数据发送到链路层 并封装在Q 922LAPD协议的帧中 由于用X 25的LAPB协议派生出来的这种可靠的链路层协议的帧结构中 实施以帧为单位的信息传送 帧不需要在第三层处理 能在每个交换机中直接通过 即帧的尾部还未收到前 帧中继交换机就可以把帧的头部发送给下一个节点 一些属于第三层的处理 如流量控制 留给了智能终端去处理 这样帧中继把通过节点间的分组重发 流量控制 纠错和拥塞的处理程序从网内移到网外或终端设备 从而简化了交换过程 使得吞吐量增大 时延减小 2020 4 4 13 可编辑 帧中继的层次结构 2020 4 4 14 可编辑 2
8、寻址方式 帧中继采用统计复用技术 它以虚电路为每一帧提供地址信息 每一条链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连接 每一帧帧头的DLCI含有地址信息 目前大部分帧中继网只是提供永久虚电路 PVC 每一个节点机都有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的逻辑连接而构成的端到端的逻辑信道 2020 4 4 15 可编辑 下图说明从设备A到B的逻辑链路是由多段DLCI 12 11 50 62 逻辑连接构成的 从设备A到C的逻
9、辑链路也是由多段DLCI 15 20 25 逻辑连接构成的 FRS是帧中继交换机 CPE是用户前端设备 2020 4 4 16 可编辑 2020 4 4 17 可编辑 2020 4 4 18 可编辑 3 带宽管理 如果某一时刻所有用户的数据流量之和超过可用的物理带宽时 帧中继网就要实施带宽管理 它通过为用户分配带宽控制参数 对每条虚电路上传送的用户信息进行监视和控制 帧中继网为每个帧中继用户分配3个带宽控制参数 Bc Be和CIR CIR是承诺的信息传送速率 Bc是网络允许用户以CIR速率在Tc时间间隔传送的数据量 即Tc Bc CIR Be是网络允许用户在Tc时间间隔内传送的超过Bc的数据量
10、 2020 4 4 19 可编辑 例如 一条PVC的CIR 128kbit s Bc 128kbit Be 64kbit 则Tc Bc CIR 1s 在这一段时间内 用户传送的突发数据量可达到Bc Be 192kbit 传送数据的平均速率为192kbit s 其中 Bc范围内的128kbit的帧会被送达终点用户 Be范围内的64Kbit的帧的DE比特被置为 1 在无拥塞的情况下 这些帧会被送达终点用户 若发生拥塞 则这些帧会被丢弃 2020 4 4 20 可编辑 同样的带宽 若采用电率交换固定地分配给用户 可以开通的用户较少 若采用帧中继方式 多用户共享带宽 则可以发展更多的用户 因此 帧中继
11、方式无论从用户角度还是从网络运营者角度来说 都十分合理地利用了网络资源 另外 网络运营者可以根据CIR这个灵活的参数针对不同的网络应用制定出多种不同的收费方式 并可以采用帧中继的带宽管理 运用更为灵活的方式吸引用户入网 2020 4 4 21 可编辑 4 拥塞管理 当输入的业务量超过网络负荷 如带宽或处理能力 时 网络会发生拥塞 帧中继通过预防和缓解措施对所发生的拥塞进行控制和管理 根据将要发生或已经发生的拥塞的不同程度 网络将采取下列措施 1 将BECN比特置 1 通知到各帧中继用户 2 将置 1 的DE比特丢弃 3 每N帧丢掉一帧 当N 1表示缓冲器已满时 所有的帧将被丢弃 同时 用户在收
12、到发自网络的拥塞通知后将作出相应的动作 以减轻网络负荷 避免数据丢失 2020 4 4 22 可编辑 5 PVC管理 PVC管理采用用户 网络接口 UNI 的本地管理接口 LMI 协议和用于网络 网络接口 NNI 的PVC管理协议 管理协议描述用户 网络接口 UNI 以及网络 网络接口 NNI 如何相互交换有关接口和PVC的状态 其主要内容包括 接口的有效性 各PVC当前的状态 PVC的增加和删除等 虽然管理协议增加了帧中继的复杂性 但能保证网络充分运行 2020 4 4 23 可编辑 2 网管系统 第三节我国的帧中继网 3 提供的业务 1 概况 2020 4 4 24 可编辑 1 概况 我国
13、帧中继业务采用三级网络结构 即国家骨干网 省内网和本地网 国家骨干网由各省会城市 直辖市节点组成 覆盖全国31个城市 其中北京 上海 广州 沈阳 武汉 南京 成都 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并负责省内和本地网的出口业务 骨干枢纽节点之间采用完全网网状的网络结构 网内其他骨干节点之间采用不完全网状网络结构 每个骨干节点至少与两个骨干枢纽节点相连 随着业务的不断发展 骨干网的网络结构可逐渐过渡到完全的网状网络结构 2020 4 4 25 可编辑 全网在北京 上海建立国际出入口局 在广州建立港澳地区出入口局 负责国际业务和港澳业务的转接 我国的帧中继网一期工程在全国2
14、1个省 市中心城市及网络中心 北京 设置节点 采用美国凯讯 CASCADE 通信公司的帧中继交换机B STDX9000和ATM交换机CASCADE500组网 全网配置B 5TDX9000帧中继交换机22部 CASCADE500ATM交换机22部 全网共有2168个端口 其中 中继端口1248个 用户端口920个 2020 4 4 26 可编辑 考虑到网路向高速多业务网发展 在每个节点都设置了B STDX9000帧中继交换机和CASCADE500ATM交换机 每个节点的帧中继业务及采用内置的帧中继接入设备 FRAD 来接入非帧中继业务 它与CASCAD500ATM交换机间通过E3中继链路相连 将
15、帧中继业务转换为ATM信源并通过ATM中继链路在网内传送 这样的网络层次既缩短了网内业务的传送时延 又能在网内每个节点开放ATM业务 并易于全网向ATM过渡 2020 4 4 27 可编辑 2 网管系统 全网在数据通信局内设置一套集中的网管系统 一主一备 它的硬件系统由SUN服务器 镜像磁盘阵列 路由器等构成 软件系统由CASCADEVIEW HPOPENVIEW SUNSolaris操作系统 SYBASE数据库等构成 网管系统分别通过专线与北京 上海等节点相连 网管中心的主要功能是负责全网的故障监控管理 网络配置管理 网络性能管理 计费管理和安全管理等 它能实时显示全网的网络拓朴结构 电路的
16、连接情况及网络运行情况 并能对所发现的故障进行相应处理 CASCADE500和B STDX9000的维护终端 负责本节点的日常维护管理工作 2020 4 4 28 可编辑 3 提供的业务 为用户提供基本业务和多项用户选用业务 基本业务为帧中继永久虚电路业务 FR PVC ATM永久虚电路业务 ATM PVC 和ATM可交换虚电路业务 ATM SVC 用户选用业务主要包括ATMFUNI ATM业务互通 PVC ATM网络互通 PPP协议与帧中继协议转换 SDLC协议转换以及内部逻辑中继链路协议等 2020 4 4 29 可编辑 自测训练题 2020 4 4 30 可编辑 1 帧中继具有吞吐量高 适合突发性业务等特点 2 帧中继传送数据使用的传输链路是 连接 而不是物理连接 在一个物理连接上可以复用多个 逻辑 连接 可以实现带宽的复用和动态分配 3 帧中继技术主要应用在 中 其支持多种数据型业务 4 帧中继可以提供 和 业务 但目前已应用的帧中继网络中 只采用PVC业务 5 帧中继传送数据使用的传输链路是 6 与分组交换一样 帧中继采用 的交换技术 一 填空题 2020 4 4 31 可编
