帧中继基本原理

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1、441帧中继基本原理帧中继(Frame Relay,FR)技术是在OSI第二层上用简化的方法传送和交换数据单 元的一种技术。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渐替代已有 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，大大简化了节 点机之间协议；同时，帧中继采用虚电路技术，能充分利用网络资源，因而帧中继具有 吞吐量高、时延低、适合突发性业务等特点。作为一种新的承载业务，通过RFC1490 协议，把网络层的IP数据包封装成数据链路层的帧中继帧，帧中继的用户接口速率最 高为34Mbi

2、t/s，它目前在中、低速率网络互 联的应用中被广泛使用。帧中继技术适用于以下两种情况：(1)用户需要数据通信，其带宽要求为 64kbit/s-34Mbit/s，而参与通信的各方多于两个的时候使用帧中继是一种较好的解决方 案；(2)当数据业务量为突发性时，由于帧中继具有动态分配带宽的功能，选用帧中继 可以有效地处理突发性数据。1帧中继业务帧中继业务是在用户-网络接口 (UNI)之间提供用户信息流的双向传送，并保持 原 顺序不变的一种承载业务。用户信息流以帧为单位在网络内传送，用户-网络接口之间 以虚电路进行连接，对用户信息流进行统计复用。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

3、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 在数据传送前，两个帧中继终端用户之间通过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。帧中继永久虚电路业务模型如图2-1所示。FR网络LANFR网络PVCFRADFR网络FRM由器/ 网桥非FR终端IE FR舆端FRADPVCFRAD倡FR终端FRAD :帧中继组装和拆分PVC :永久虚电路图2-1永久虚电路业务模型LAN :局域网2帧中继的基本功能帧中继在OSI第二层以简化的方式传送数据，

4、仅完成物理层和链路层核心层的功 能，智能化的终端设备把数据发送到链路层，并封装在LAPD帧结构中，实施以帧为 单位的信息传送。网络不进行纠错、重发、流量控制等。帧不需要确认，就能够在每个交换机中直接通过，若网络检查出错误帧，直接将其丢弃；一些第二、三层的处理，如纠错、流量控制等，留给智能终端去处理， 从而简化了节点机之间的处理过程。帧中继承载业务有下列特点：全部控制平面的程序在逻辑上是分离的；第二层第一层IS-1上层用户 UNI网络UNI物理层的用户平面程序使用1.430/1.431建议，链路层的用户平面程序使用Q.922建 议的核心功能，能够对用户信息流量进行统计复用，并且可以保证在两个S或

5、T参考 点之间双向传送的业务数据单元的顺序。上层Q.922核心层物理层用户图2-2帧中继的协议结构3帧中继论坛标准FRF.1用户-网络接口实施协定；FRF.2网络-网络接口实施协定；FRF.3多协议包封实施协定；FRF.4 SVC用户-网络接口实施协定；FRF.5帧中继与ATM PV （网络互通实施协定；FRF.6帧中继业务用户网络管理实施协定；FRF.7帧中继PVCt播业务和协议描述实施协定;FRF.8帧中继与ATM业务互通实施协定。4.4.2帧中继的协议结构和核心功能 1关于协议结构B B BB B BEEEEEEC用用 U用用U用用 C用用Q933.用团用用用 用用用用Q.933Q.92

6、2 用用用用0,921Q.921Q.922 用用用用1.430 用 1.4311.430 ffl 1.431图1-3用户一网络接口帧中继的设计对OSI七层模型的二、三层实行了结合和简化。帧中继协议的参考 模型在用户终端侧除了完成物理层和链路层的功能之外，仍需要实现数据通信高层协议 的功能，但在网络侧仅需实现低层功能。帧中继业务和控制平面（C平面）及用户平面（U平面）有关，他们都是ISDN协 议参 考模型的一部分。控制平面用于交换控制信息，用户平面用于交换和控制用 户信息。C 平面和U平面的接口有两种类型：用户一网络接口 （UNI）、网络一网络接口（ NNI）。图1-3是用户一网络接口 2帧中继

7、的核心功能帧中继的核心功能基于ITU-T Q.921和ANSI T1602-1988。包括：帧的定界、定 位和透明性；虚电路的复用和解复用；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。443帧中继的协议1数据链路层帧方式接入协议（LAPF）1）LAPF基本特性LAPF （Li nk Access Procedures to Frame Mode Bearer Services）是帧方式承 载业务的数据链路层协议和规程，包含在ITU-T建议Q.922中。LAPF的作用是在 ISDN用户-网络接口的B、D或H通路上为帧方式承载业务，在用户平面上的数据链路（DL）业务用户之间传递数

8、据链路层业务数据单元（SDU）。LAPF使用I.430和I.431支持的物理层服务，并允许在ISDNB/D/H通路上统计复用多 个帧方式承载连接。LAPF也可以使用其它类型接口支持的物理层服务。LAPF的一个子集，对应于数据链路层核心子层，用来支持帧中继承载业务。这个 子集 称为数据链路核心协议（DL-CORE。LAPF的其余部分称为数据链路控制协议（DL- CONTROL）LAPF提供两种信息传送方式：非确认信息传送方式和确认信息传送方式）2）LAPF帧结构LAPF的帧由5种字段组成：标志字段F、地址字段A、控制字段C、信息字段I和 帧检验序列字段FCSFACIFCSF比特填充区比 特 填

9、充 区F:标志A :地址C :控制I :信息FCS:帧校验序列图1-4 LAPF的帧结构标志字段（Flag）是一个特殊的八比特组01111110 （7E），它的作用是标志一帧的开 始和结束）在地址标志之前的标志为开始标志，在帧校验序列（FCS）字段之后的标 志 为结束标志）地址字段A的主要用途是区分同一通路上多个数据链路连接，以便实现帧的复用/分路。地址字段的长度一般为2个字节，必要时最多可扩展到4个字节。地址字段通 常包括地址字段扩展比特EA命令/响应指示C/R，帧可丢失指示比特DE前 向显式拥 塞比特FECN后向显示拥塞比特BECN数据链路连接标识符DLCI和DLCI扩展/控制知 识比特D

10、/C等7个组成部分）87654321字节DLCI（高阶比特）C/REA01DLCI（低阶比特EHiLFECNBECNDEEA12图1-5两特字节的地址字段控制字段C分3种类型的帧：信息帧（I帧）用来传送用户数据，但在传用户数据的 同时，I帧还捎带传送流量控制和差错控制信息，以保证用户数据的正确传送；监视 帧（S帧）专门用来传送控制信息，当流量和差错控制信息没有I帧可以“搭乘”时，需 要用S帧来传送；无编号帧（U帧），有两个用途：传送链路控制信息以及按非确认方式 传送用户数据。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，LAPF信息字节的最大默契长度为260个字

11、节，网络应能支持协商的信息字段 的最大字节数至少为1598,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是一个16比特的序列。它具有很强的检错能力，它能检测 出在任何位置上的3个以内的错误、所有的奇数个错误、16个比特之内的连续 错误 以及大部分的大量突发错误。3) LAPF帧交换过程LAPF的帧交换过程是对等实体之间在D/B/H通路或其它类型物理通路上传送 和 交换信息的过程，进行交换的帧有I帧、S帧和U帧。采用非确认信息传送方式时，LAPF的工作方程十分简单，用到的帧只有一种，即 无编号信号帧UIUI帧的I段包含了用户发送的数据，UI

12、帧到达接收端后，LAPF实体 按FCS字段的内容检查传输错误，如没有错误，则将I字段的内容送到第3层实体，如 有错误，则将该帧丢弃，但不论接收是否正确，接收端都不给发送端任何回答。采用确认信息传送方式时，LAPF的帧交换分为3个阶段：连接建立、数据传 送和 连接释放。(1) 连接建立任何一端都可以通过发送一个SABM帧来申请一条逻辑连接，这通常是对来自一 个第3层实体的申请的响应。SABME帧含有数据链路连接标识符(DLCI)。LAPF实体 接收该SABM帧，并发送一个连接申请指示给合适的第3层实体；如果该第3层实体 以接受连接来响应，则该LAPF实体发送一个UA帧返回给对方。当对方的LAPF

13、实体 收到表示接受的UA帧时，就向上送一个证实信息给提出申请的用户。如果终点用户 拒绝该连接申请，其LAPF实体就回送一个DM帧，接收DM的LAPF实体则通知其 用户对方拒绝建立连接。(2) 数据传递当连接请求已被接受和证实，就建立起该连接，双方就可以在I帧中发送用户 数据，并以序号0开始，I帧中的N(S)及N(R)两个字段用于流量控制和差错控制，一 个发送I帧序列的LAPF将对这些帧编制序号(模128)，并将顺序号放进N(S)中，N(R) 是已接收的I帧的捎带确认，它使LAPF实体能够指示它期望接收的下一个I帧的序号。(3) 连接释放任何一方LAPF实体均可启动一次切断(操作)，可以是出于它

14、本身的原(例如出了 某种故障)，或者根据它的第3层用户的请求。LAPF实体通过发送一个DISC帧给对 等的实体来切断连接。对方的LAPF实体必须通过回答一个UA而接受该切断，并通知 第3层用户连接已经终止。在途中的任何还未被确认的I帧均会被丢失，由较高层负 责恢复。4) LAPF管理功能LAPF的管理功能体现在对DLCI管理和参数管理两个方面。DLCI管理当使用帧方式承载业务时，DLCI值或者通过应用Q.933呼叫建立规程在控制 平面协商，或者通过应用永久虚电路，在预订时，由管理部分来分配。一旦有DLCI值 可用于分配，层管理实体向用户平面数据链路层实体发送一个MDL-ASSIG请求原 语，这

15、个原语包含将要分配的DLCI值和相关联的DL-CEIo（2）管理参数下表列出了 LAPF的全部系统参数及其默契值，除参数N200之外，其它参数都 可以由LAPF通过交换XID帧来协商和修改。表2-1默契值LAPF的系统参数参数默契值定义T2001.5s对1帧或P=1的帧等待响应的 时间N20330s没有帧交换的最大允许时间N2003一个帧重发的最多次数N201260八比特组信息字段的最大长度K对于16kbit/s链路，k为3,对于64kbit/s链路，k 为7,对于384kbit/s链路，k为32,对 于 1920kbit/s 链路，k 为 40。未得到确认的最大1帧数目2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-COR服务用户数据。1）帧中继的帧结构帧中继的帧结构由4种字段组成，如图2-6o1byte2-4byte1-4096byte2byte1byteFA （地址字 段）I （用