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知识路径： > 计算机网络原理 > 广域网与接入 > 公用通信网 >
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相关知识点：26个
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帧中继是在X.25协议的基础上发展起来的面向可变长度帧的数据传输技术。通信的数字化提高了网路的可靠性和终端设备的智能化程度，使数据传输的差错率降低到可以忽略不计的地步。帧中继正是利用现代通信网的这一优点，以帧为单位在网络上传输，并将流量控制、纠错等功能全部交由智能终端设备处理的一种高速网络接口技术。
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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3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。
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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（Switching Virtual Circuit，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（Permanent Virtual Circuit，PVC）方式，采用固定路由表，并不存在呼叫的建立与释放过程。
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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，故可称为“带内信令”。而帧中继单独指定一条数据链路，专门用于传送信令，故可称为“带外信令”。
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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。
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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地发送数据而影响对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。
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帧中继网络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，实施带宽管理，以合理地利用带宽资源。
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（1）虚电路带宽控制。帧中继网络为每个用户分配三个带宽控制参数Bc、Be和CIR。同时，每隔Tc时间间隔对虚电路上的数据流量进行监视和控制。Tc值是通过计算得到的，Tc=Bc/CIR。CIR是网络与用户约定的用户信息传送速率。如果用户以小于或等于CIR的速率传送信息，正常情况下，应保证这部分信息的传送。Bc是网络允许用户在Tc时间间隔传送的数据量，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。
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（2）网络容量配置。在网络运行初期，网络运营部门为保证CIR范围内用户数据信息的传送，在提供可靠服务的基础上积累网管经验，使中继线容量等于经过该中继线的所有PVC的CIR之和，为用户提供充裕的数据带宽，以防止拥塞的发生。同时，还可以多提供一些CIR为0的虚电路业务，充分利用帧中继动态分配带宽资源的特点，降低维护通信费用，以吸引更多用户。
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随着用户数量的增加和经验的积累，在运营过程中，可逐步增加PVC数量，以保证网络资源的充分利用。同时，CIR为0的业务应尽量提供给那些利用空闲时间（如夜间）进行通信的用户，对要求较高的用户应尽量提供有一定CIR值的业务，以防止因发生阻塞而造成用户信息的丢失。
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制定帧中继标准的国际组织主要有ITU-T、ANSI和帧中继论坛（FR Forum），这3个组织目前已制定了一系列帧中继标准。
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.I.372帧中继承载业务的网络——网络间接口（NNI）要求；
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.Q.922用于帧方式承载业务的ISDN数据链路层技术规范；
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.Q.933 1号数字用户信令（DSS1）帧模式基本呼叫控制的信令规范；
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.X.36通过专线线路提供FRDTS的数据终端设备（DTE）和数据电路终端设备（DCE）的接口；
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.X.144国际帧中继PVC业务数据网络用户信息传送性能参数。
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.T1.618用于帧中继承载业务的帧协议核心部分。
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.FRF.5帧中继与ATM PVC网络互通实施协议；
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.FRF.7帧中继PVC广播业务和协议描述实施协议；
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帧中继的协议主要有数据链路层帧方式接入协议（Link Access Procedures to Frame Mode Bearer Services，LAPF）和数据链路层核心协议。
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LAPF是帧方式承载业务的数据链路层协议和规程，包含在ITU-T标准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业务用户之间传递数据链路层业务数据单元。
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LAPF使用I.430和I.431支持的物理层服务，并允许在ISDN B/D/H通路上统计复用多个帧方式承载连接。LAPF也可以使用其他类型接口支持的物理层服务。
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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。LAPF的其余部分称为数据链路控制协议。
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LAPF提供两种信息传送方式，分别为非确认信息传送方式和确认信息传送方式。
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LAPF的帧由5种字段组成，分别为标志字段F、地址字段A、控制字段C、信息字段I和帧检验序列字段FCS，如下图所示。
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标志字段F是一个特殊的八位数据01111110，它的作用是标志帧的开始和结束。在地址字段之前的标志为开始标志，在FCS字段之后的标志为结束标志。
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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字节，必要时最多可扩展到4字节。地址字段通常包括地址字段扩展位EA，命令／响应指示C/R，帧可丢失指示位DE，前向显式拥塞位FECN，后向显示拥塞位BECN，数据链路连接标识符DLCI和DLCI扩展／控制知识位D/C等7个组成部分。
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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，但在传送数据的同时，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：传送链路控制信息及按非确认方式传送用户数据。
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信息字段I包含的是用户数据，可以是任意的位序列，它的长度必须是整数字节，LAPF信息字节的最大默认长度为260字节，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。
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FCS是一个16位的序列。具有很强的检错能力，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位之内的连续错误及大部分的大量突发错误。
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LAPF的帧交换过程是对等实体之间在D/B/H通路或其他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。
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采用非确认信息传送方式时，LAPF的工作方式十分简单，用到的帧只有一种，即无编号信号帧UI。UI帧的I段包含了用户发送的数据，UI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。
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采用确认信息传送方式时，LAPF的帧交换分为3个阶段，分别为连接建立、数据传送和连接释放。
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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-CORE服务用户数据。
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在帧中继接口，数据链路层传输的帧由4种字段组成，分别为标志字段F、地址字段A、信息字段I和帧校验序列字段FCS，如下图所示。
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.地址字段A与LAPF地址字段基本相同，只是不使用地址字段中的C/R位；
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.帧校验序列字段FCS与LAPF帧结构中的FCS字段一样。
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数据链路层核心业务的数据传送功能是通过原语的形式来描述的。只使用一种原语类型DL-CORE-DATA，用来允许核心业务用户之间传送核心用户数据。数据传送业务不证实服务，因此只有DL-CORE-DATA请求和DL-CORE-DATA指示两种原语可供使用。
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DL-CORE子层实体与其他实体之间的通信是通过原语来实现的。
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在永久帧中继承载连接的情况下，与DL-CORE协议操作有关的信息均由DL-CORE层管理实体负责维护。对于即时的（On-Demand）帧中继承载连接，建立和释放DL-CORE连接均由第三层来实现。与DL-CORE协议操作有关的信息均通过第三层管理和DL-CORE子层管理之间进行协调来管理。
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帧中继采用统计复用技术，以虚电路机制为每一帧提供地址信息，每一条线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进行连接。在每一帧的帧头中都包含虚电路号，即数据链路连接标识符（Data Link Connection Identifier，DLCI），这是每一帧的地址信息。目前帧中继网只提供PVC业务，每一个结点机中都存在PVC路由表，当帧进入网络时，结点机通过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及网络与网络间的逻辑连接（虚电路段）。
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帧中继的虚电路是由多段DLCI的逻辑连接链接而构成的端到端的逻辑链路。当用户数据信息被封装在帧中进入结点机后，首先识别帧头中的DLCI，然后在PVC路由表中找出对应的下段PVC的号码DLCI，从而将帧准确地送往下一结点机。
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用户和网络之间的接口称为UNI，在用户网络接口的用户侧是帧中继接入设备，用于将本地用户设备接入到帧中继网。
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帧中继接入设备可以是标准的帧中继终端、帧中继装／拆设备，以及提供LAN接入的网桥或路由器等。在UNI网络侧的是帧中继网络设备，帧中继网络设备可以是电路交换的，也可以是帧交换的或是信元交换的。
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用户接入规程是指帧中继接入设备接入到帧中继网络设备应具有的或实现的规程协议。对于用户接入规程，ITU-T、ANSI和帧中继论坛各自制订了有关UNI的标准，如下表所示。用户设备接入帧中继时，应符合其中之一的要求，并与帧中继网络设备支持的标准相兼容。由于这3种标准之间差别并不大，大多数生产厂商都支持这些标准。
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（1）物理层接口规程。用户设备与帧中继网之间的物理层接口，通常提供下列之一的接口规程。
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.V系列接口，如V.35，V.36，V.10，V.11，V.24接口等；
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.G系列接口，如G.703，速率可为2Mb/s、8Mb/s、34Mb/s或155Mb/s等；
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.I系列接口，如支持ISDN基本速率接入的I.430接口和支持ISDN基群速率接入的I.431接口等。
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（2）数据链路传输控制。用户接入规程必须支持Q.922附件A规定的帧中继数据链路层协议，包括帧中继帧结构、地址格式、寻址方式及传输方面的规定。
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（3）SVC信令。对于支持帧中继SVC业务的用户设备，其接入规程必须提供帧中继交换虚电路控制使用的信令，该信令在ITU-TQ.933标准中规定。
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（4）业务参数和服务质量。帧中继承载业务的服务质量由以下一些参数来表示：吞吐量、接入速率（AR）、承诺信息速率（CIR）、承诺突发尺寸（Bc）、超过的突发尺寸（Be）、承诺时间间隔（Tc）、中转时延（Transit Delay），以及一些误传、丢失、失步、错帧数等参数。AR也等效于端口速率，对一条虚连接，CIR是在正常网络条件下网络向用户承诺的数据吞吐量，Be是在Tc时间内，网络试图转发高于Bc的最大允许，但并非承诺的数据量。网络通过确定上述参数对全网的带宽进行控制和管理。在UNI，服务质量参数值管理根据帧中继连接方式（PVC和SVC）的不同而不同。对于PVC来说，用户在申请入网时，需与网络运营者共同协商，确定上述参数。此外，还应协调丢帧率、帧长度、DLCI等参数。对于SVC来说，上述这些参数及丢帧率、帧长度等应在呼叫建立阶段在UNI处交换，或使用默认值。
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