李伟章 中国普天东方通信股份有限公司
帧中继（ＦＲ）交换技术是在Ｘ.２５分组交换技术基础上发展起来的。在开发Ｘ.２５时因传输线路误码率高达１０－３，故在每个节点采用了存储、转发方式，确定了十分复杂的检错、纠错、重发等机制。为保证传输质量，在每个节点上都需重复做这些工作，从而导致端到端传输延时大、传输速率低和传输效率低。因此Ｘ.２５已不适合目前数据通信对高吞吐量、低延时、高效率的要求。从目前光纤通信误码率可达１０－１１的情况出发，发展了简化的Ｘ.２５———ＦＲ技术。
１ 帧中继的特点
帧中继是简化了的Ｘ.２５，与Ｘ.２５相比，帧中继具有以下特点：
（１） 取消了流量与差错控制
帧中继对协议进行了简化，取消了第２层的流量与差错控制，仅有端到端的流量与差错控制，且这部分功能由高层协议来完成。
（２） 取消了第３层的协议处理
将第３层的复用与交换功能移到了第２层。需要指出的是，帧中继在数据传送阶段的协议只有两层。对交换虚电路（ＳＶＣ）方式而言，在呼叫建立与释放阶段的协议有３层，其第３层为呼叫信令控制协议。目前世界上所应用的帧中继网均为固定虚电路（ＰＶＣ）方式，其采用固定路由表，并不存在呼叫的建立与释放过程。
（３） 采用“带外信令”
Ｘ.２５在通信建立后，通信过程中所需的某些控制、管理功能由控制数据分组传送。控制数据分组和信息数据分组具有相同的逻辑信道号（ＬＣＮ）故可称为“带内信令”。而帧中继单独指定一条数据链路（ＤＬＣＩ＝０），专门用于传送信令，故可称为“带外信令”。
（４） 利用链路帧的拥塞通知位进行拥塞管理
帧中继没有流量控制功能，对用户发送的数据量不做强制，以满足用户传送突发数据的要求，这样有可能造成网络的拥塞。帧中继对拥塞的处理是通过链路帧的拥塞通知位，通知始发用户降低数据发送速率或暂停发送。
（５） 采用带宽管理机制
由于帧中继采用了非强制性的拥塞管理，为防止网络过度拥塞以及防止某一用户大量的发送数据而影响其他用户的服务质量，帧中继对用户使用的带宽进行了一定的控制。帧中继的带宽管理包含３个参数。
承诺信息速率（ＣＩＲ）
用户入网时，在与网络运营商所签订的合同中，运营商所保证提供的最低用户数据传送速率即为ＣＩＲ。网络运营商根据合同中的ＣＩＲ向用户收取费用。
承诺突发长度（Ｂｃ）
Ｂｃ是指在指定的时间间隔Ｔｃ内，网络运营商所承诺的用户最大发送数据比特数。
Ｂｃ＝Ｔｃ×ＣＩＲ
超突发长度（Ｂｅ）
Ｂｅ是指在规定的时间间隔Ｔｃ内，网络运营商允许用户超过Ｂｃ所发送的数据比特数。网络对这部分超额发送的数据尽力传送，但不做保证。
具体做法是：网络根据上述参数在给定的时间间隔Ｔｃ中，对用户所发送的数据进行计数。对承诺部分的数据给以放行；对超过承诺部分的数据也给予放行，但在帧头中打上“丢弃指示”标志，当网络发生拥塞时则丢弃该帧；对超过Ｂｃ＋Ｂｅ部分的数据，在用户—网络接口处即遭丢弃。
在网络运行初期，为保证用户ＣＩＲ内数据的传送，可使中继线容量等于经过该中继线所有ＰＶＣ的ＣＩＲ之和。在运行过程中，随着经验的不断积累，可逐步增加ＰＶＣ的容量，以保证带宽资源充分被利用。
２ 帧中继协议
帧中继协议与Ｘ?郾２５协议一样，只是规定了用户—网络接口（ＵＮＩ）协议，而其网络内部和网际（ＮＮＩ）协议未标准化，都是ＵＮＩ协议的某种变型。
２.１ 帧中继的帧格式
帧中继采用ＨＤＬＣ协议的ＬＡＰＦ子集———数据链路层核心协议，其将帧中的Ａ、Ｃ字段合并为Ａ字段，整个帧的格式如图１９所示。
（１） 标志字段（Ｆｌａｇ）：为“０１１１１１１０”，用于帧定界。在地址字段之前的标志为开始标志，在帧校验序列字段之后的标志为结束标志。
（２） 地址字段（Ａｄｄｒｅｓｓ）：用于区分不同的帧中继连接，实现帧复用。地址字段的长度一般为两个字节，也可由通信双方协商，根据需要扩展为３个或４个字节。地址字段由ＤＬＣＩ（数据链路连接标识符）、Ｃ／Ｒ（命令／响应比特）、ＥＡ（地址字段扩展比特）、ＦＥＣＮ（前向显式拥塞通知）、ＢＥＣＮ（后向显式拥塞通知）和ＤＥ（可丢弃指示比特）等部分组成。
（３） 信息字段（Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）：为用户数据，长度可为１～４ ０９６个字节。
（４） ＦＣＳ（帧校验序列）：采用１６ ｂｉｔ循环冗余码（ＣＲＣ１６），用于校验帧差错。
２.２ 帧中继协议结构
帧中继协议结构如图２０所示。智能化终端设备将需发送的报文分组封装在ＬＡＰＦ帧结构中，并将ＬＡＰＦ帧发送到线路上，实施以帧为单位的数据传送。
由于帧中继节点不进行某些二层与三层的处理（如错帧重发、流量控制和阻塞处理等移至网外设备或终端系统），因此具有高吞吐量、低延时等特点。同时，帧中继采用统计复用技术，按需分配带宽，因此适用于各种突发数据业务的用户。其最具吸引力的地方在于允许用户的突发数据占用超出预定的带宽。
３ 帧中继的交换与复用
帧中继网由用户终端、接入设备、ＦＲ节点交换机和数据链路组成。由于目前的帧中继网一般均采用ＰＶＣ方式，因此本文仅介绍ＰＶＣ方式下的交换与复用。
帧中继采用面向连接的交换方式，端到端的虚电路由若干段虚连接构成，每段虚连接有相应的ＤＬＣＩ，在ＦＲ交换机中有人工配置的ＰＶＣ路由表。帧中继网中的节点交换机以入口帧的ＤＬＣＩ为索引查找路由表，从而获得出口帧的ＤＬＩＣ。整个通信过程类似于已建立虚电路的Ｘ?郾２５分组通信。
ＦＲ交换机的核心部分为帧处理器。图２１示出了ＦＲ Ｓ１交换机中帧处理器根据ＰＶＣ路由表，完成该交换机与ＴＥ Ａ、ＴＥ Ｂ、ＴＥ Ｃ ３个用户终端以及与ＦＲ Ｓ２、ＦＲ Ｓ３交换机进行虚连接的情况。例如，ＦＲ Ｓ１帧中继处理器通过连接ＤＬＣＩ＝３１虚连接和ＤＬＣＩ＝３３４虚连接，从而完成ＴＥ Ａ与ＦＲ Ｓ２的连接。同时，图中也示出了多条虚连接在同一条物理信道中的统计复用情况，例如，在ＦＲ Ｓ１到ＦＲ Ｓ２的物理信道上就复用了ＤＬＣＩ＝０、３３４、３４２共３条虚连接。此外，我们还可以看到，所有ＴＥ和ＦＲ Ｓ到ＦＲ Ｓ１的帧中继控制器均有ＤＬＣＩ＝０的虚连接，这些连接被保留，用于通道内的呼叫控制。
４ 帧中继业务与应用
由于帧中继业务不提供错帧通知、错帧恢复以及出错帧重传等服务，因此开展帧中继业务必须具备两个前提条件：
（１） 必须采用智能化终端，在其上运行高层通信协议，以完成纠错、流量控制等功能；
（２） 中继线必须有较低的误码率。
帧中继广泛应用于局域网互联、局域网与广域网互联，以及为企事业单位提供虚拟专网（ＶＰＮ）。目前帧中继主要用来为企事业单位的局域网提供Ｉｎｔｅｒｎｅｔ接入。与采用ＤＤＮ专线接入相比，采用帧中继接入Ｉｎｔｅｒｎｅｔ的最大优点为：ＤＤＮ专线带宽固定；而帧中继在正常情况下，网络保证向用户提供约定的数据速率，当用户产生突发性的高速率数据时，可以占用其他用户不占用的带宽，而不用支付额外的费用。（待续）
----《电信技术》
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