帧中继技术及其应用

帧中继技术及其应用

    帧中继是八十年代初发展起来的一种数据通信技术，其英文名为Frame Relay，简称FR。它是从X.25分组通信技术演变而来的。&127;什么是帧中继? 它有什么优点? 用帧中继来干什么?&127;本文将就这些问题作简单的介绍。

一、数据通信技术发展演变的过程

　　 数据通信的目的就是要完成计算机之间、计算机与各种数据终端之间的信息传递。为了实现数据通信，必须进行数据传输，即将位于一地的数据源发出的数据信息通过数据通信网络送到另一地的数据接收设备。被传递的数据信息的类型是多种多样的，其典型的应用有文件传送、电子信箱、可视图文、文件检索、远程医疗诊断等。数据通信网交换技术历经了电路方式、分组方式、帧方式、信元方式等阶段。

　　电路方式是从一点到另一点传送信息且固定占用电路带宽资源的方式，例如专线DDN数据通信。由于预先的固定资源分配，&127;不管在这条电路上实际有无数据传输，电路一直被占着。分组方式是将传送的信息划分为一定长度的包，称为分组，以分组为单位进行存储转发。在分组交换网中，一条实际的电路上能够传输许多对用户终端间的数据而不互相混淆，因为每个分组中含有区分不同起点、终点的编号，称为逻辑信道号。分组方式对电路带宽采用了动态复用技术，效率明显提高。为了保证分组的可靠传输，防止分组在传输和交换过程中的丢失、错发、漏发、出错，分组通信制定了一套严密的，较为繁琐的通信协议，例如：在分组网与用户设备间的X.25规程就起到了上述作用，因此人们又称分组网为“X.25网”。帧方式实质上也是分组通信的一种形式，只不过它将X.25分组网中分组交换机之间的恢复差错，防止拥塞的处理过程进行了简化。帧方式的典型技术就是帧中继。由于传输技术的发展，数据传输误码率大大降低，分组通信的差错恢复机制显得过于繁琐，帧中继将分组通信的三层协议简化为两层，大大缩短了处理时间，提高了效率。帧中继网内部的纠错功能很大一部分都交由用户终端设备来完成。

二、帧中继技术简介

　　 我们可以将帧中继技术归纳为以下几点：

1) 帧中继技术主要用于传递数据业务，它使用一组规程将数据信息以帧的形式(简称帧中继协议)有效地进行传送。它是广域网通信的一种方式。

2) 帧中继所使用的是逻辑连接，而不是物理连接，在一个物理连接上可复用多个逻辑连接（即可建立多条逻辑信道），可实现带宽的复用和动态分配。

3) 帧中继协议是对X.25协议的简化，因此处理效率很高，网络吞吐量高，通信时延低，帧中继用户的接入速率在64kbit/s至2Mbit/s，甚至可达到34Mbit/s。

4) 帧中继的帧信息长度远比X.25分组长度要长，最大帧长度可达1600字节/帧，适合于封装局域网的数据单元，&127;适合传送突发业务(如压缩视频业务、WWW业务等)。

帧中继通信如图1所示:

    图1中，LAN1和LAN2&127;代表两个要通过帧中继网络互联的局域网。路由器或FRAD(帧中继拆装设备)的作用是将局域网 1的帧(如以太网帧、令牌环帧等)封装打包成FR的帧，送入FR网络进行传送。FR路由器2或FRAD2将从FR网络接收到的帧中继帧解包，并转换为以太网帧送给局域网2。FR路由器/FRAD与FR&127;网络间的接口称为帧中继用户－网络接口，即FR-UNI接口(User-Network Interface)。FR&127;网络内部交换机与交换机之间、或一个FR网络与另外一个FR网络之间的接口称为FR-NNI(Network-Network Interface)，即网络－网络接口。&127;以上两个接口的标准协议由ITU-T(国际电信联盟)、FR Forum(帧中继论坛)、ANSI(美国国家标准委员会)等组织确定。

    帧中继网络是由许多帧中继交换机通过中继电路连接组成。目前，加拿大北电、新桥，美国朗讯、FORE等公司都能提供各种容量的帧中继交换机。

    一般来说，FR路由器（或FRAD）是放在离局域网相近的地方，路由器可以通过专线电路接到电信局的交换机。用户只要购买一个带帧中继封装功能的路由器（一般的路由器都支持），再申请一条接到电信局帧中继交换机的DDN专线电路或HDSL专线电路，就具备开通长途帧中继电路的条件。

    需要特别介绍的是帧中继的带宽控制技术，这是帧中继技术的特点和优点之一。在传统的数据通信业务中，特别象DDN，用户预定了一条64K的电路，那么它只能以64Kbit/s的速率来传送数据。而在帧中继技术中，用户向帧中继业务供应商预定的是约定信息速率(简称CIR)，而实际使用过程中用户可以以高于CIR的速率发送数据，&127;却不必承担额外的费用。举例来说，一个用户预定了CIR=64Kbit/s的帧中继电路，并且与供应商鉴定了另外两个指标，Bc(承诺突发量)、Be (超过的突发量)，当用户以等于或低于64Kbit/s的速率发送数据时，&127;网络定将负责地传送，当用户以大于64Kbit/s的速率发送数据时，只要网络有空(不拥塞)，且用户在一定时间(Tc)内的发送的量（突发量）小于Bc+Be时，网络还会传送，当突发量大于Bc+Be时，网络将丢弃帧。&127;所以帧中继用户虽然付了64Kbit/s的信息速率费(收费依CIR来定)，却可以传送高于64Kbit/s的数据，这是帧中继吸引用户的主要原因之一。

三、帧中继的应用

　　 帧中继技术首先在美国和欧洲得到应用。1991年末，美国第一个帧中继网－Wilpac网投入运行，它覆盖全美91个城市。在北欧，芬兰、丹麦、瑞典、挪威等在90年代初联合建立了北欧帧中继网WORDFRAME，&127;以后英国等许多欧洲国家也开始了帧中继网的建设和运行。在我国，中国国家帧中继骨干网于九七年初初步建成，目前能覆盖大部分省会城市。至98年各省帧中继网也相继建成。上海目前已能提供国内、国际的帧中继业务。

　　原邮电部在1997年12月颁布了国家帧中继骨干网试运行期间的指导性的收费标准。建议的收费标准是按CIR值收取费用，&127;其费用是相同DDN专线带宽收费的40%。例如如果用户原来租用一条64Kbit/s的DDN电路，每月需付3000元，现在如果租用一条CIR=64Kbit/s的帧中继电路，只要付1200元，而且还能以高于64Kbit/s的速率发送信息，真是获得了高质廉价的服务。目前许多公司已经或正在考虑申请帧中继电路，其市场前景是广阔的。

    中国电信为了推广帧中继业务，在97年12月专门赞助主办了中国北京、上海、日本、东京、名古屋四城市间的网络围棋赛，通过帧中继来传送四地棋手的活动画面(速率384Kbit/s)，&127;四方棋手虽然各处一方，但各位棋手的英容笑貌彼此却能相见，这是用帧中继技术实现活动图象时实传送的很好的应用例子。

    目前的路由器都支持帧中继协议，帧中继上可承载流行的IP业务，IP加帧中继已经成了广域网应用的绝佳选择。近年来，帧中继上的话音传输技术（VOFR）也不断发展，可以预见在不久的将来，“帧中继电话”将被越来越多的企业所采用。

    随着多媒体业务的发展，随着IP技术的发展，作为数据通信基础网络技术的帧中继技术将越来越多的被应用，其发展前景无限。