现代通信技术论文

经典word整理文档，仅参考，双击此处可删除页眉页脚。本资料属于网络整理，如有侵权，请联系删除，谢谢！现代移动通信技术中的帧中继技术学院：计算机与信息工程学院【引言】帧中继技术是在分组技术充分发展，数字与光纤传输线路逐渐替代已有的模拟线路，用户终端日益智能化的条件下诞生并发展起来的。帧中继完成OSI物理层和路层核心层的功能，它具有吞吐量高、时延低、适合突发性业务等特点。帧中继技术主要应用在广域网(WAN)中，支持多种数据型业务，如局域网(LAN)互连，远程计算机辅助设计(CAD)和计算机辅助制造(CAM)，文件传送，图像查询业务，图像监视，会议电视等。【摘要】帧中继是一种统计方式的多路复用服务。也就是说它允许在同一物理连接上共存有多个逻辑连接（通常又叫信道），且在该链路的所有用户之间动态分配带宽，这与划分时间多路复用（TDM）服务相反，TDM对同一链路上的多个信道分配固定数量的带宽。Abstract：FrameRelayisastatisticalmethodofmultiplexingservices.Thatis,itallowstocoexistonthesamephysicalconnectionshavemultiplelogicalconnections(oftencalledchannels),andallusersofthelinkbetweenthedynamicallocationofbandwidth,timedivisionmultiplexingwhich(TDM)servicestothecontrary,TDMonthesamelinkmultiplechannelsonthedistributionofafixedamountofbandwidth.【关键词】帧中继、广域网协议、多路复用Keywords：framerelay,wideareanetworkprotocol,multiplexing【正文】1、帧中继技术的产生1传统的方法是采用租用专线和分组网来满足用户需求，但这两种方法都有其不可克服的缺点：、租用专线，成本十分昂贵；线路利用率很低，对突发性业务量的传送不利。b、分组网，X.25协议过于复杂，交换机和业务成本都很高；复杂的协议影响了传输速1）2根据最新统计预测用户类型将发生很大的变化，用户终端--智能主机用户所占比例将由原本的35‰降至17‰，而客户服务器用户的比例将由1994年的18‰增加到34‰。这种用户发展的趋势表明现代用户需求有以下特点：、要求传输速率高，时延低；b、信息传送的突发性高；c、用户端智能化高。3必须具备以下条件：、传输线路质量高(BER＞10↑-8)；b、用户终端智能本身可进行端到端的纠错和流量控制。就目前情况来看，一方面，宽频带，高质量，数字化的光纤传输技术日益普及，为帧中继的实现提供了很好的物理基础；另一方面，用户终端日益智能化，如在LAN中的TCP/IPSNA等协议本身就是三层以上，将原有网络中进行的纠错、流量控制等由网内移至端到端的用户是完全有可能的，所以发展帧中继的客观条件已经成熟。帧中继技术正是在这种用户需求提高而现有网络技术又难以满足的情况下应运而生的。帧中继(FrameRelay)帧中继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。由于光纤网比早期的电话网误码率低得多,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(FrameRelay)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。由于光纤网比早期的电话网误码率低得多,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。目前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2）2、帧中继技术概述帧中继是第二层的广域网协议，因而它是不知道网络号这个概念的。在局域网中，第二层寻址一般是由MAC地址定义的。在帧中继中寻址是由数据链路标识符（DLCI）来实现的。但DCLI号不作为这样的目标地址，也就是基于局域网的MAC地址。DCLI号只在本地才有意义，而不能用于帧中继网络。帧中继是一种典型的包交换技术。包交换技术能够使网络节点工作站动态的分享网络介质和可用带宽。包交换网络支持可变长度数据包，数据的传输更加有效和灵活。所有的数据包基于交换机制在不同的网段之间进行传递，直到到达最终的目的地。包交换网络使用统计复用技术控制网络接入，使网络带宽的使用更加灵活和高效。目前流行的绝大多数局域网应3）帧中继是一种统计方式的多路复用服务。也就是说它允许在同一物理连接上共存有多个逻辑连接（通常又叫信道），且在该链路的所有用户之间动态分配带宽，这与划分时间多路复用（TDM）服务相反，TDM对同一链路上的多个信道分配固定数量的带宽。帧中继其实是X.25的一个节选版，这是因为，帧中继在许多方面都酷似X.25，只是它不提供同等级别的错误校正。在可用的广域网链路主要是传输质量低劣的模拟链路，而且在网络中传输的信息包经常出现错误时，X.25曾一度被设计为一种分组交换网络技术。在引入帧中继后，便可以使用越来越多的数字电路了，这便提供了质量最好的传输，并且，一般来说可靠性也更高了。另外像TCP这样执行错误校正和流控制的更高级的协议也日益普遍。因此帧中继的设计者决定，删去所有链路层的确认以及处理非可靠链路的X.25连接有关的其他开销。帧中继执行的错误检查与Ethernet同样多，在Ethernet中，从循环冗余检查（CRC：CyclicRedundancyCheck）中导出一个帧校验序列（FCS：FrameCheckSequence），并附加至每个发送的帧中，在接收站，可以将这个FCS检测出来。利用这个FCS，接收站可以忽略传输中已经更改的帧；但是不管帧中继，还是Ethernet，都不会再请求损坏的帧。因此，帧中继更好地利用了可用带宽，并且比X.25的传输数据更为迅速，因为它不必生成、接收或是处理确认消息。3、帧中继帧结构为了更好的理解帧中继技术，我们需要对帧中继帧的结构有一个较为全面的认识和了解。下面，我们就来对标准的帧中继帧结构进行较为详细的介绍。如图所示，帧中继帧的具体组成如下：标志字段（Flags）标志一帧的开始和结束。该字段值固定不变，使用01111110表示。地址字段（Address）地址字段包含多种信息，其中较为重要的有：数据字段（Data）：包含被封装的用户数据或负载。该字段长度不固定，最大可以达到16000个字节。数据字段的作用主要是通过帧中继网络传递上层协议数据包，例如PDU等。：DLCI的长度为10个比特，是帧中继帧的关键部分。DLCI的值代表了DTE设备和交换机之间的虚拟连接电路。每一条复用到物理链路的虚拟连接都使用一个唯一的DLCI识别。DLCI值只是本地有效，所以同一条连接的两端所使用的DLCI可以不同。帧校验序列字段（FCSFCS字段可以确保传输数据的完整性。该字段值由发送设备计算，在抵达接收设备之后进行验证，以确定数据是否完整。拥塞控制：拥塞控制由，BECN和DE3个比特位组成，主要用于控制帧中继拥塞通知机制。关于上述3个比特位的作用我们在前文中已经做过介绍，这里就不再重复了。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。目前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用、高带宽利用率等优点。目前所使用的绝大多数帧中继网络都是由服务提供商负责进行管理和维护,这就是我们通常所说的公用帧中继服务.帧中继技术无论是在公用运营商网络还是专用企业网络上都可以实现,下面,我们就来对这两种不同的FR网络类型进行一下简单的介绍.：、公用运营商网络，在由运营商提供的帧中继网络中,帧中继交换设备都位于电信运营商的中心业务局.虽然用户需要支付一定的网络使用费用,但是省去了对网络设备和服务进行管理和维护的复杂工作。公用网络下的DCE设备一般都是由运营商所有，而DTE设备要么由用户自己购买,要么由运营商作为帧中继服务的一部分提供给用户使用.b、专用企业网络，一些大型的跨国公司开始建立自己的专用帧中继网络.在专用帧中继网络中,网络的管理和维护都需要由企业自己来完成,而所有的网络设备包括交换设备在内完4）4、帧中继的链接方法大多数主要的电信公司像AT＆T，MCI，USSprint，和地方贝尔运营公司都提供了帧中继服务。与帧中继网相连，需要一个路由器和一条从用户场地到交换局帧中继入口的线路。这种线路一般是象T1那样的租用数字线路，但取决于通信量而定。两种可能的广域连接方法，如下面所述：（1）、专用网方法在这种方法中，每个场点将需要三条专用（租用）线路和相联的路由器，以便与其它每一帧中继原理图个场点相连，这样总共需要6条专线和12个路由器。（2）、帧中继方法在这种公共网方法中，每个场点仅需要一条专用（租用）线路和相联的路由器直至帧中继网。这时，在其它网间的交换是在帧中继网内处理的。来自多个用户的分组被多路复用到一条连到帧中继网上的线路，通过帧中继网它们被送到一个或多个目的站。（5）永久虚电路（PVC）是通过帧中继网连接两个端节点的预先确定的通路。帧中继服务的提供者根据客户的要求，在两个指定的节点间分配PVC。这些信道保持连续不间断地运行，并且保证提供一种客户洽商好了的指定级别的服务。交换式虚电路在1993年后期被加到帧中继标准：这样，帧中继就成为了真正的“快速分组”交换网。在过去的几年里，交换局在美国国内和国际网上已经安装了大量的光纤电缆，这样可以增加带宽。为了充分利用高带宽的优点，新的通信方案去掉原有方案中固有的常规开销，变得更为切实可用。帧中继通过取消网络自身进行流控和错误处理做到这一点的，避免了因网络自身做这些事情而导致的延迟。比较而言，老的x25网技术实行扩展检错是由于使用不可靠的电话线传输数据。（6）在帧中继中消除这个特性不会出现问题，即使是发生了错误。帧中继设想端节点设备是可编程的智能机器，它们能进行错误处理。端系统不会由于这种错误控制而超负荷，因为通常很少有错误。相对而言，X．25设想网络需要检错纠错是因为端节点是连到主机的终端。在帧中继中，中间节点（交换器）仅仅沿着预定的通路中继帧。在X25中，中间节点必须完整地接收每一个分组，并在转发之前进行检错，如果有错误发生，节点要求发送方重传。使用这种方法，一旦分组丢失，发送方就尽快地重发一个分组。在25中每个中间节点使用状态表来处理管理、流控和检错，而在帧中继中是不需要的。如果一个分组由于帧中继网的拥塞而被破坏或丢失，检测帧丢失和请求重发是接收系统的工作。帧中继网把自己的所有精力都用来传递分组。在子网中的交换节点不会执行任何纠错，尽管它们能检测出被损坏的分组，一旦检测出，分组就会被丢弃了。（7）帧中继端口一般用PVC连接。PVC是逻辑链路，它具有特定的端接点和服务特性。它们在网状拓扑结构上提供逻辑连接，且在使用前为交换局提供一种确定服务特性和速率的方法。它们也在端接点之间提供快速连接。在得到提供者的服务时，你可以为PVC规定一些服务特性，下面列举了一些服务特性。A、访问速率：这是线路的速度，它决定在网上的数据传输的速度。在美国，一般访问速率是1．544Mbps（T1）和56Kbps。B、承诺的信息速率（CIR）：CIR是帧中继电路上最高的平均数据传输率。它通常比传输速率慢；当传输突发数据时，传输速度可以超过CIR。C、承诺的成组数据大小（CBS）：CBS是网络提供者在一定的时间间隔内和正常的网络条件下所允许传输的最大数据量（位数）。D、额外的成组数据大小（EBS）：EBS是超过CBS的最大非提交数据量，CBS数据是网络将在一定的时间间隔内发送出去的数据。EBS数据是被网络看作可以丢弃的数据。（8）下面将列举另外一些由帧中继网提供的特性。A、网络服务：下面的管理特性和服务在帧中继网中可以采用：B、虚电路状态消息：远程服务在网络和用户之间提供通信。它确保PVC的存在和报告被删除的PVC。C、广播：这种可选服务使一个用户能把帧发给多个目的站。D、全局寻址：这种可选服务使帧中继网具有象局域网一样的能力。E、简单流控：这种可选服务为那些需要流控的设备提供XON／XOFF流控机制。拥塞控制当帧中继网拥塞时，帧可以适宜地丢弃（端节点负责重发它们），或根据用户指定的级别丢弃。例如，用户可以指明一些对事务运作不是很关键的通信帧是可以丢弃的（DE）。路由器或帧中继交换器可以用DE来标识帧，DE的使用提供了一个方法，确保重要的信息通过网络传送，而不重要的信息可以在网络不太忙时重传。（9）5、帧中继技术的发展前景帧中继可以作为ＡＴＭ的高速接入层，开展帧中继业务既可以满足现有的用户需求，又可以为电信网向ＡＴＭ过渡做好准备。网络通信最终会向着综合传送数据、语音、图像的多媒体信息传送方向发展，ＡＴＭ是支持多媒体信息传送的强有力手段，是未来的通信发展方向，在技术上具有优势。由于ＡＴＭ用户设备价格昂贵等原因，ＡＴＭ本身的业务量较少。但ＡＴＭ的用户网络接口支持包括帧中继在内的其他各种业务的接入，而帧中继的用户设备价格相对较低，而且帧中继业务采用承诺的信息速率（ＣＩＲ）计费方式，可以吸引大量用户上网，因此在运营上会具有一定10）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