作  家: fifi (菲菲) on board 'ECE'
题  目: 帧 中 继 及 其 与 ATM传 输 技 术 的 集 成
来  源: 哈尔滨紫丁香站
日  期: Wed Apr 16 20:58:06 1997
出  处: wwq@hitcrc.hitcrc.hit.edu.cn

发信人: perl@Swan-goose (如枫), 信区: Telecom
标  题: 帧 中 继 及 其 与 ATM传 输 技 术 的 集 成
发信站: 北邮鸿雁传情站 (Fri Sep 27 21:08:22 1996)
转信站: Swan-goose (local)

                帧 中 继 及 其 与 ATM传 输 技 术 的 集 成
                
                方震 


      编 者 按 

      帧 中 继 技 术 近 几 年 来 发 展 迅 速 。 下 文 中 介 绍 了 帧 中 继 技 
术 的 基 本 概 念 以 及
它 与 X.25等 传 统 公 共 数 据 网 络 传 输 方 法 的 比 较 ,并 给 出 了 将 帧 
中 继 与 ATM两 种 新 技 术
集 成 的 方 案 。 本 报 将 在 下 一 期 中 登 载 一 篇 有 关 帧 中 继 平 台 评 
估 的 文 章 。 

                                          一 、 导 言 

      在 X.25建 议 的 基 础 上 发 展 起 来 的 帧 中 继 (Frame Re-lay)技 术 
,自 从 1991年 在 美 国 首 先 开
展 商 业 服 务 以 来 ,它 一 直 处 于 爆 炸 式 增 长 状 态 ,目 前 在 美 国 和 
欧 洲 的 各 主 要 通 信 公
司 已 无 一 例 外 地 提 供 帧 中 继 服 务 。 除 了 公 用 通 信 网 ,许 多 大 
中 型 企 业 也 在 企 业 网
上 用 帧 中 继 技 术 实 现 连 网 。 作 为 一 种 快 速 分 组 交 换 技 术 ,帧 
中 继 很 好 地 解 决 了 现
有 公 用 通 信 网 向 ATM网 络 过 渡 的 问 题 ,应 用 前 景 十 分 广 阔 。 随 
着 宽 带 综 合 业 务 数 字
网 (B-ISDN)的 实 用 化 ,预 计 帧 中 继 将 在 本 世 纪 末 超 过 X.25成 为 公 
共 数 据 服 务 的 主 干 技
术 。 

                                   二 、 帧 中 继 技 术 概 述 

      1.帧 中 继 网 络 构 成 

      帧 中 继 是 面 向 可 变 长 度 帧 的 数 据 传 输 技 术 ,帧 中 继 网 络 
包 括 两 个 要 素 :帧 中 继
接 入 设 备 和 帧 中 继 交 换 设 备 。 帧 中 继 接 入 设 备 是 智 能 用 户 住 
宅 设 备 (Custo mer Premises
Equipment,CPE),它 包 括 主 机 、 桥 接 器 /路 由 器 、 分 组 交 换 机 及 
PAD(分 组 装 、 拆 )设 备 。 帧
中 继 交 换 设 备 有 T1/E1一 次 群 复 用 器 (T1是 美 、 日 的 24路 一 次 群 
设 备 ,E1是 西 欧 的 30 /32路
一 次 群 设 备 ,我 国 采 用 E1)、 分 组 交 换 机 等 。 

      2.帧 中 继 的 有 关 协 议 

      帧 中 继 分 为 控 制 平 面 (C-plane)和 用 户 平 面 (U-plane),前 者 执 
行 数 据 链 路 呼 叫 控 制 功
能 ,后 者 执 行 端 用 户 之 间 的 数 据 传 输 。 控 制 平 面 使 用 CCITT的 
Q.931和 Q.932两 个 协 议 ,用
户 平 面 使 用 Q.922(LAPF)协 议 的 核 心 部 分 DL-CORE,Q.922的 剩 余 部 分 
DL-CONTROL则 是 用 户 平
面 的 可 选 功 能 。 LAPF和 X.25协 议 的 关 系 是 :X.25链 路 层 协 议 LAPB-〉 
Q.921(LAPD,L ink Access
Procedure on D-channel)-〉 Q.922。 LAPF扩 充 LAPD的 地 址 字 段 为 4bytes,最 
大 支 持 800万 条 数 据 链 路
,将 原 先 的 一 层 协 议 细 分 为 两 个 子 层 (下 层 的 DL-CORE和 上 层 的 
DL-CONTROL),在 DL-CORE中
加 入 了 一 系 列 拥 塞 控 制 机 制 ,使 协 议 用 于 H信 道 等 高 速 通 道 上 
。 

      3.LAPF-CORE帧 格 式 及 拥 塞 控 制 机 制 

      LAPF-CORE帧 格 式 如 图 1,包 括 帧 首 标 志 、 地 址 、 数 据 信 息 和 
校 验 码 四 个 部 分 ,其
中 地 址 域 又 包 含 DLCI(用 于 标 识 此 帧 要 通 过 的 数 据 链 路 号 )、 拥 
塞 控 制 字 段 、 丢 弃
优 先 位 等 。 帧 中 继 优 于 传 统 网 络 技 术 的 一 个 重 要 方 面 ,是 以 
统 计 复 用 方 式 支 持 突
发 性 的 数 据 传 输 ,因 而 当 各 链 路 瞬 时 传 输 量 之 和 超 过 网 络 的 
传 输 能 力 时 就 发 生 网
络 拥 塞 。 FECN和 BECN被 用 于 向 被 叫 方 和 主 叫 方 发 送 显 式 的 拥 塞 
警 戒 通 知 ,分 别 称 为
目 的 控 制 策 略 和 源 控 制 策 略 。 FECN使 帧 发 送 目 的 端 用 户 降 低 
反 向 传 输 率 ,以 减 少 正
向 传 输 的 拥 塞 (这 是 考 虑 到 如 果 存 在 有 应 答 的 高 层 传 输 协 议 
,则 减 少 一 个 方 向 上 的
数 据 帧 可 减 少 另 一 个 方 向 上 的 应 答 帧 );BECN迫 使 用 户 终 端 适 当 
降 低 发 送 速 率 以 控
制 流 量 。 IBM的 SNA网 络 体 系 采 用 源 控 制 策 略 ,DEC则 采 用 目 的 控 
制 策 略 。 

      F Address Information CRC F 

      DLCI(高 位 ) C/R EA=0 

      DLCI(低 位 ) FECN BECN DE EA=1 

      DLCI:数 据 链 路 连 接 指 示 

      C/R命 令 /响 应 位 ,高 层 协 议 使 用 

      F=01111110,帧 首 /尾 标 志 EA:地 址 扩 展 标 志 

      Address=地 址 字 段 ------ FECN:正 向 显 式 拥 塞 通 知 

      Information=信 息 字 段 ,变 长 BECN:反 向 显 式 拥 塞 通 知 

      CRC=两 字 节 循 环 冗 余 校 验 码 DE:帧 丢 弃 优 先 位 

      图 1 帧 中 继 的 帧 格 式 

      4.帧 中 继 协 议 的 运 作 过 程 

      首 先 ,两 个 对 等 的 控 制 平 面 使 用 SETUP等 控 制 命 令 ,同 意 建 
立 一 条 数 据 链 路 ,接 着 ,
控 制 平 面 使 用 系 统 管 理 功 能 ,向 用 户 平 面 的 链 路 层 管 理 实 体 
发 一 条 M2 N类 型 原 语 ,表
示 一 条 链 路 已 协 商 好 ,链 路 层 管 理 实 体 接 受 后 向 DL-CORE实 体 发 
出 MC-ASSIGN原 语 ,DL-
CORE就 根 据 MC-ASSIGN原 语 所 带 的 三 个 参 数 (DLCI、 DL-CORE的 内 部 连 
接 号 CORE-CEI和 物
理 信 道 号 指 示 PH-CEI),在 PH-CEI所 指 定 的 物 理 信 道 上 建 立 一 个 内 
部 连 接 (CORE-CEI)并 映
射 到 指 定 的 DLCI。 当 控 制 平 面 的 协 议 建 立 了 数 据 链 路 ,就 将 这 
条 链 路 的 服 务 参 数 (如
最 大 传 输 率 )通 知 用 户 平 面 的 DL-CORE,一 旦 DL-CORE将 这 些 参 数 记 
录 在 内 部 表 上 之 后 ,
用 户 平 面 就 可 以 独 立 于 控 制 平 面 发 送 用 户 数 据 信 息 了 。 这 样 
的 结 构 体 现 了 综 合
数 字 网 的 一 个 重 要 思 想 :控 制 与 传 输 彻 底 分 开 。 事 实 上 ,这 种 
结 构 为 高 速 分 组 交 换
奠 定 了 基 础 。 

      5.帧 中 继 与 X.25等 传 统 网 络 技 术 的 比 较 

      帧 中 继 传 输 协 议 与 X.25等 低 速 分 组 交 换 协 议 相 比 ,有 如 下 
特 点 :① 帧 中 继 数 据 传
输 协 议 中 只 包 括 物 理 层 和 数 据 链 路 层 ,没 有 网 络 层 ,数 据 以 链 
路 层 的 帧 格 式 在 子 网
中 转 发 。 ② 帧 中 继 是 基 于 ISDN的 高 速 通 道 ,如 H通 道 ,其 速 率 达 
DS1的 1.5Mbps,未 来 可 望
达 到 DS3(45Mbps)。 ③ 帧 中 继 采 用 统 计 复 用 技 术 ,不 但 充 分 利 用 物 
理 媒 介 的 传 输 带 宽 ,
并 对 ISDN的 突 发 性 数 据 作 出 良 好 响 应 ,而 且 可 以 简 化 网 络 拓 扑 
结 构 ,大 大 降 低 硬 件 成
本 。 

      帧 中 继 与 拨 号 电 话 线 路 、 点 到 点 租 用 线 、 T1/E1一 次 群 专 
线 复 用 设 备 、 X.25分 组
交 换 网 等 传 统 网 络 技 术 的 比 较 ,列 于 表 1中 ,由 表 可 见 ,租 用 线 
路 和 T1/E1 专 用 交 换 设 备
速 率 高 ,但 价 格 昂 贵 ,而 且 灵 活 性 差 ;X.25在 多 数 指 标 上 性 能 较 
好 ,但 速 率 不 足 (6 4Kbps的
DS0速 率 );帧 中 继 是 唯 一 的 一 项 在 各 项 指 标 上 均 有 良 好 性 能 的 
传 输 技 术 。 表 2进 一 步
比 较 了 帧 中 继 与 X.25对 典 型 数 据 的 延 迟 时 间 ,每 1000公 里 的 4ms传 
输 延 时 没 有 计 入 。 

                           三 、 帧 中 继 与 ATM传 输 技 术 的 集 成 

      帧 中 继 只 规 定 用 户 /网 络 接 口 (UNI)的 规 范 ,至 于 网 络 内 部 
如 何 把 数 据 帧 送 到 目
的 地 ,可 以 灵 活 选 用 各 种 方 法 ,例 如 ,网 络 内 部 可 以 采 用 "帧 交 
换 "或 "信 元 交 换 "的 传
递 方 式 。 前 者 保 持 帧 的 原 形 不 变 ;后 者 把 每 个 帧 分 割 为 固 定 
长 度 的 信 息 单 元 (如 53by
teATM信 元 )在 网 内 传 递 ,到 达 目 的 地 时 再 进 行 信 元 重 组 。 ATM技 
术 提 供 低 延 迟 、 高 带
宽 的 数 据 传 输 性 能 和 信 道 统 计 复 用 特 性 ,特 别 适 合 作 为 
B-ISDN的 主 干 网 传 输 技 术 。
将 帧 中 继 与 ATM技 术 相 结 合 ,以 光 纤 作 为 物 理 传 输 载 体 ,无 疑 是 
一 个 优 秀 的 方 案 。 除
了 少 数 用 户 需 要 150Mbps的 高 速 接 口 之 外 ,在 绝 大 多 数 应 用 场 合 
DS3(45Mbps)速 率 的 帧 中
继 接 口 已 经 远 远 超 出 未 来 许 多 年 的 发 展 潜 力 。 

      1.ATM协 议 参 考 模 型 

      国 际 电 联 (ITU,即 原 CCITT)的 ATM协 议 参 考 模 型 分 为 三 个 逻 辑 
层 ,自 下 而 上 依 次 为
:ATM适 配 层 (ATM Adaption Layer,AAL)、 ATM层 (ATM Layer)和 物 理 层 。 

      (1)AAL层 

      AAL为 上 层 协 议 与 ATM层 的 接 口 ,功 能 主 要 是 完 成 数 据 帧 格 
式 的 转 换 。 面 向 不 同
的 应 用 方 向 ,ITU定 义 了 四 个 AAL层 规 范 : 

      · 恒 定 位 速 率 服 务 的 AAL1规 范 (面 向 连 接 ); 

      · 可 变 位 速 率 服 务 的 AAL2规 范 (面 向 连 接 ); 

      · 包 数 据 服 务 的 AAL3/4规 范 和 AAL5规 范 (面 向 连 接 或 无 连 接 
)。 

      AAL1规 范 和 AAL2规 范 是 面 向 实 时 、 连 续 二 进 制 位 流 
(bit-stream) 数 据 的 。 AAL3/4规 范
和 AAL5规 范 则 面 向 信 息 模 式 (message mode)或 字 节 流 模 式 
(byte-stream mo de)的 非 实 时 数 据 。
AAL5可 视 为 AAL3/4的 一 个 简 化 版 本 。 

      (2)ATM层 

      ATM层 将 AAL层 送 来 的 信 元 交 物 理 层 传 送 ,以 及 接 收 物 理 层 
送 来 的 信 元 交 由 端 系
统 使 用 ,其 中 最 主 要 功 能 是 虚 通 道 (VP)和 虚 信 道 (VC)的 分 配 与 交 
换 。 

      (3)物 理 层 

      ATM论 坛 定 义 了 若 干 个 物 理 层 标 准 ,如 SONET(Synchronous Optical 
Ne twork)、 ATM Over
Twisted-wire等 ,面 向 不 同 的 传 输 媒 介 完 成 ATM信 元 的 高 速 传 输 。 
SONET是 FDDI(光 纤 分 布 式
数 据 接 口 )的 一 层 ,它 能 够 满 足 ATM对 物 理 传 输 媒 体 的 高 速 率 要 
求 。 

      2.ATM和 SONET与 帧 中 继 的 接 口 

      可 变 长 度 帧 向 ATM信 元 的 转 换 由 ATM的 AAL层 完 成 ,见 图 2。 

      图 3是 完 整 的 基 于 ATM/SONET的 网 络 结 构 。 图 的 右 部 ,帧 中 继 
服 务 的 端 用 户 设 备
(FRS CPE)通 过 UNI规 范 与 帧 中 继 交 换 节 点 (FRS node)相 连 ,信 息 流 为 
LAPF格 式 ;LAPF帧 再 通 过
网 络 /节 点 接 口 (Network-to-Node Interface,NNI)规 范 按 照 上 面 所 述 的 
方 法 转 换 为 ATM信 元 进 入
ATM/SONET网 络 。 图 的 左 部 ,B-ISDN端 用 户 设 备 (B-ISDN CPE)通 过 UNI规 
范 与 ATM网 相 接 ,信
息 流 为 ATM信 元 格 式 ,速 率 为 OC-3(155Mbps)。 

      图 3 基 于 ATM和 SONET的 网 络 外 部 结 构 

      将 上 面 两 图 结 合 起 来 得 到 图 4,这 是 帧 中 继 与 ATM/SONET集 成 
的 协 议 栈 结 构 。
LAPF帧 经 AAL层 转 换 为 ATM信 元 序 列 之 后 ,按 照 SONET在 光 纤 上 传 输 
。 

      图 4 基 于 ATM和 SONET的 网 络 内 部 结 构 

                                        四 、 结 束 语 

      许 多 新 技 术 并 未 如 人 们 所 预 料 的 那 样 真 正 取 得 商 业 上 的 
成 功 ,DQDB(分 布 式 队
列 双 总 线 )是 一 个 例 子 ,单 纯 的 高 速 ATM网 络 也 没 有 像 专 家 们 所 
期 望 的 那 样 受 到 用 户
的 一 致 欢 迎 。 然 而 ,短 短 几 年 内 ,帧 中 继 技 术 已 经 从 理 论 到 实 
践 再 到 普 及 ,成 为 一 种
成 熟 的 公 共 数 据 网 技 术 ,可 以 相 信 ,在 不 久 的 将 来 ,帧 中 继 业 务 
必 将 在 我 国 得 到 普 遍
的 开 展 。  


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 发自 ★ 北邮鸿雁传情站 ★ bbs.bupt.edu.cn 




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