现代交换原理与通信网技术论文
——帧中继技术及其应用
学号：1108224052
姓名:杨平
学院：计算机与信息工程学院
专业：通信工程
帧中继技术及其应用
摘要：本文主要介绍帧中继技术的基本原理、特点、帧的结构、控制技术、发展过程、技术应用以及其发展前景。
关键字：帧中继交换技术虚电路业务ATM交换机
帧中继（ Frame Relay）是一种用于连接计算机系统的面向分组的通信方法。它主要用在公共或专用网上的局域网互联以及广域网连接。大多数公共电信局都提供帧中继服务，把它作为建立高性能的虚拟广域连接的一种途径。帧中继是进入带宽范围从56Kbps到1．544Mbps的广域分组交换网的用户接口。
帧中继[1]（Frame Relay）是从综合业务数字网中发展起来的，并在1984年推荐为国际电话电报咨询委员会（CCITT）的一项标准，另外，由美国国家标准协会授权的美国TIS标准委员会也对帧中继做了一些初步工作。由于光纤网的误码率（小于10^-9）比早期的电话网误码率（10^-4~10^-5）低得多，因此，可以减少X.25的某些差错控制过程，从而可以减少结点的处理时间，提高网络的吞吐量。帧中继就是在这种环境下产生的。帧中继提供的是数据链路层和物理层的协议规范，任何高层协议都独立于帧中继协议，因此，大大地简化了帧中继的实现。帧中继的主要应用之一是局域网互联，特别是在局域网通过广域网进行互联时，使用帧中继更能体现它的低网络时延、低设备费用、高带宽利用率等优点。帧中继是一种先进的广域网技术，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、防止阻塞的处理过程进行了简化：
1. 使用光纤作为传输介质，因此误码率极低，能实现近似无差错传输，减少了进行差错校验的开销，提高了网络的吞吐量，它的数据传输速率和传输时延比X.25网络要分别高或低至少一个数量级。
2. 因为采用了基于变长帧的异步多路复用技术，帧中继主要用于数据传输，而不适合语音、视频或其他对时延时间敏感的信息传输。
3. 仅提供面向连接的虚电路服务。
4. 仅能检测到传输错误，而不试图纠正错误，而只是简单地将错误帧丢弃。
5. 帧长度可变，允许最大帧长度在1600B以上。
6. 帧中继是一种宽带分组交换，使用复用技术时，其传输速率可高达
44.6Mbps。
帧中继在数据链路层采用统计复用方式，采用虚电路机制为每一个帧提供地址信息。通过不同编号的DLCI（DataLineConnection Identifier数据链路连接识别符）建立逻辑电路。一般来讲，同一条物理链路层可以承载多条逻辑虚电路，而且网络可以根据实际流量动态调配虚电路的可用带宽，帧中继的每一个帧沿着各自的虚电路在网络内传送。
帧中继的带宽控制技术既是帧中继技术的特点，更是帧中继技术的优点。帧中继的带宽控制通过CIR（承诺的信息速率）、Bc（承诺的突发大小）和Be（超过的突发大小）3个参数设定完成。Tc（承诺时间间隔）和EIR（超过的信息速率）与此3个参数的关系是：Tc=Bc/CIR；EIR=Be/Tc。
在传统的数据通信业务中，用户申请了一条64K的电路，那么他只能以64kbit/s的速率来传送数据；而在帧中继技术中，用户向帧中继业务运营商申请的是承诺的信息速率（CIR），而实际使用过程中用户可以以高于CIR的速率发送数据，却不必承担额外的费用。
举例来说，某用户申请了CIR为64kbit/s的帧中继电路，并且与电信运营商签定了另外两个指标，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，网络将确保此速率传送，当用户以大于64kbit/s的速率发送数据时，只要网络不拥塞，且用户在承诺时间间隔（Tc）内发送的突发量小于Bc+Be时，网络还会传送，当突发量大于Bc+Be时，网络将丢弃帧。所以帧中继用户虽然支付了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。
随着帧中继技术、信元中继和ATM技术的发展，帧中继交换机的内部结构也在逐步改变，业务性能进一步完善，并向ATM过渡。市场上的帧中继交换产品大致有三类：
a）改装型X25分组交换机。
b）以全新的帧中继结构设计为基础的新型交换机。
c）采用信元中继、ATM技术、支持帧中继接口的ATM交换机。a）型交换机在帧中继发展初期比较普遍。主要是通过改装X25交换机、增加软件使交换机具有接收和发送帧中继的能力，但仍然保留分组层的一些功能，时延较大。b）型是专门设计的设备，具备帧中继的全部必备功能。c）型是最新型的交换机，采
用信元中继或ATM交换、具有帧中继接口和ATM接口，内部完成FR和ATM之间的互通。在以ATM为骨干的网络中，起着用户接入的作用。中国帧中继网所采用的帧中继交换机一般都采用了ATM技术，即用户终端设备采用帧中继接口来接入帧中继节点机，帧中继节点机的中继口为ATM接口，交换机将以帧为单位的用户数据转换为ATM信元在网上传送，在终端侧再将信元变换为帧中继的帧格式传送给用户。
帧中继业务是在用户与网络接口（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，用户与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。帧中继还可以灵活地提供带宽，即按需要分配带宽。因为帧中继的主要应用是局域网互连，而局域网中业务流的大小是很难预测的，如果你预定了固定的带宽，那么不管你是否在传送数据都要付费，这是很不合算的。
帧中继提供了用超过你预定的带宽传送突发性数据的能力。帧中继在多协议环境下也很有用。尽管IP协议似乎一统天下，但它不是唯一在使用的协议，这是一个多协议共存的世界。例如，还有SNA网络，它使用IBM公司的同步数据链路控制协议（SDLC），全世界有60000多家企业使用帧中继，还有一些主要以多媒体业务为主的企业使用ATM。极少有客户仅使用一种协议。他们的网络中有多种协议，而帧中继可以处理所有这些协议，因为它只需要简单地将其他协议封装进帧中继的帧当中，然后在网络中传送，它并不关心所封装的内容。
帧中继网络还提供封闭型用户群的功能，通过它你可以知道进网和出网的用户，而不像在公共的因特网中，在任一节点你都没有办法知道此刻有哪些人在网络上。使用帧中继还能够预测网络的性能组别，因为你可以设定服务参数。如果你所在的国家有很好的电信基础设施的话，这将是一个特别有吸引力的网络解状方案。
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，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。在中国，中国国家帧中继骨干网于九七年初初步建成，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。例如如果用户原来租用一条64Kbit/s的DDN电路，每月需付3000元，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。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1997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。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。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。
帧中继技术：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，适合传送突发业务（如压缩视频业务、WWW业务等）。帧中继测试技术：当前主要的数据通信技术都基于分组交换技术，如分组交换、帧中继（FR）、交换型多兆比特数据业务（SMDS）、异步转移模式（ATM）。起先中国不愿意发展“已落后”的帧中继技术，而是大力发展ATM技术，但随着时间的推移，帧中继技术才显示出它强大的生命力。因为，首先帧中继技术的接入技术比较成熟，实现较为简单，适于满足64kbit/s～2Mbit/s速率范围内的数据业务。而ATM的接入技术较为复杂，实现起来比较困难。其次，ATM设备与帧
中继设备相比，价格昂贵，普通用户难以接受。所以，帧中继与ATM相辅相成，成为用户接入ATM的最佳机制。
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。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。
如果建立基于ＡＴＭ平台的帧中继网，可以把ＡＴＭ在技术上的优势和帧中继在运营方面的优势结合起来，即利用ＡＴＭ平台开放帧中继业务，吸引用户上网，既可以满足现在的用户需求，又为将来网络向Ｂ－ＩＳＤＮ的平稳过渡创造条件，电信运营部门还可以根据用户的需求开放ＡＴＭ业务，是一种很好的建网方式。
参考文献：
[1]郭海塬，《帧中继技术及其应用》，中国数据通信，2004年。
[2]方芳，赵慧玲，《帧中继技术的发展》，现代电信科技，1995年。
[3] 王强，范悦，《浅谈帧中继技术及应用前景》，吉林工程技术师范学院报，2008年。
[4] 钟嘉强，《帧中继技术的研究与发展》，现代电信科技，1994年。
[5]邓跃，《信息化时代的选择—帧中继技术》，电讯技术，1998年。
[6]向定科，《帧中继技术分析》，院学报（自然科学版），2008年。