现代交换--4帧中继讲解共34页
第五章 分组交换与帧中继技术讲解
用逻辑信道号给终端的数据做“标记”比用终端号更 加灵活，这样一个终端可以同时通过网络建立多个数据 通路。
一条物理线路中可以有多个逻辑信道号。（课本图 5.5）
分组交换技术
特点: 按协议进行数据终端之间的通信; 传输速率高; 可靠性要求高; 数据突发性强.
分组交换技术的产生及原理
数据通信系统的构成
数据终端设备
计算机系统
DCE
DCE
数据 输入 输出
设备
传输 控制 器
数据 电路 终接
设备
传输 信道
数据 电路 终接
设备
通信 控制 器
中央 处理 机
DTE
分组交换技术
分组头格式
87654321 通用格式识别符 逻辑信道组号
逻辑信道号 分组类型识别符
分组交换是以存储转发的方式进行工作，在某一时间段内同 一物理信道上可以传送属于多个不同通信终端的分组，即可 以承载多条逻辑信道。
逻辑信道号与逻辑信道组号就是为了在同一物理信道上 区分若干逻辑信道而设置的。
数据终端设备
计算机系统
DCE
DCE
数据 输入 输出
设备
传输 控制 器
数据 电路 终接
设备
传输 信道
数据 电路 终接
设备
通信 控制 器
中央 处理 机
DTE
数据电路
DTE
数据链路
数据电路：指的是在线路或信道上加信号变换设备之后形成的二 进制比特流通路。
数据链路：是在数据电路已建立的基础上，传输收发双方的交换“握 手”信号。
计算机网络基础教程：帧中继网
9.4 帧中继网帧中继网络是目前局域网互联综合性能（可靠性、价格、传输速度、网络延时、响应时间、吞吐量、覆盖面等）最好的公共网络，可提供高达45Mbps的高速数据传输。
帧中继网络正在逐渐替代DDN网络，成为局域网互联的主要公共服务网络。
帧中继公共网络最早是在1992年在美国投入公共服务。
我国从1996年底由中国电信（现在的电信和网通）开始建设ChinaFRN，其一期主干网络于1997年6月建设完成，覆盖北京、上海、广州、沈阳、武汉、南京等21个省会城市，并在北京、上海和广州建立了国际出口，与其它国家的帧中继网络相连。
目前，经过8年的建设，我国的ChinaFRN已经延伸到几乎所有地级市，部分地区甚至延伸到县级市，覆盖面非常广泛。
9.4.1 帧中继网络的构造帧中继网络是由帧中继交换机组成的一个跨地域的大型网络。
帧中继网络的核心是帧中继交换机，是一个工作在链路层的网络设备。
帧中继交换机之间使用光纤连接，采用时分多路复用的方式提供多条虚电路。
图9.14帧中继由帧中继交换机组成的一个大型网络帧中继网络是一个分组交换网，在帧中继交换机之间传输的数据报是与局域网一样带有帧报头的数据帧。
帧中继数据帧的报头格式如图9.15所示：图9.15帧中继的报头格式帧中继报头的头一个字节是01111110的二进制序列，标明一帧数据的开始。
第二个字段是16位的地址字段，其中的DLCI地址占10位。
另外还有3个标志位，分别是向前拥挤标志位FECN、向后拥挤标志位BECN 和丢弃标志位DE。
DLCI地址是交换机识别虚电路使用的虚电路号（own Data Link Channel Identifier）。
帧中继交换机使用DLCI地址进行数据报转发的工作原理如图9.16所示：图9.16 帧中继交换机的工作原理帧中继交换机的与以太网交换机一样，拥有一个交换表。
数据报进入端口后，交换机从帧报头的地址字段取出DLCI地址，查交换表就可以得知应该向哪个端口转发。
帧中继基本原理
4.4.1 帧中继基本原理帧中继(Frame Relay,FR)技术是在OSI 第二层上用简化的方法传送和交换数据单元的一种技术。
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。
帧中继仅完成OSI 物理层和链路层核心层的功能，将流量控制、纠错等留给智能终端去完成，大大简化了节点机之间协议；同时，帧中继采用虚电路技术，能充分利用网络资源，因而帧中继具有吞吐量高、时延低、适合突发性业务等特点。
作为一种新的承载业务，通过RFC1490协议，把网络层的IP 数据包封装成数据链路层的帧中继帧，帧中继的用户接口速率最高为34Mbit/s ，它目前在中、低速率网络互联的应用中被广泛使用。
帧中继技术适用于以下两种情况：(1) 用户需要数据通信，其带宽要求为64kbit/s-34Mbit/s ，而参与通信的各方多于两个的时候使用帧中继是一种较好的解决方案；(2) 当数据业务量为突发性时，由于帧中继具有动态分配带宽的功能，选用帧中继可以有效地处理突发性数据。
1 帧中继业务帧中继业务是在用户-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-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。
帧中继网络提供的业务有两种：永久虚电路和交换虚电路。
永久虚电路是指在帧中继终端用户之间建立固定的虚电路连接，并在其上提供数据传送业务。
交换虚电路是指在数据传送前，两个帧中继终端用户之间通过呼叫建立虚电路连接，网络在建好的虚电路上提供数据信息的传送服务，终端用户通过呼叫清除操作终止虚电路。
目前已建成的帧中继网络大多只提供永久虚电路业务。
帧中继永久虚电路业务模型如图2-1所示。
FR 网络FR网络FR 网络FRAD ：帧中继组装和拆分 PVC ：永久虚电路 LAN ：局域网图2-1 永久虚电路业务模型2 帧中继的基本功能帧中继在OSI 第二层以简化的方式传送数据，仅完成物理层和链路层核心层的功能，智能化的终端设备把数据发送到链路层，并封装在LAPD 帧结构中，实施以帧为单位的信息传送。
帧中继技术基础
帧中继技术基础数据通信技术的发展数据通信就是进行数据传输和数据交换，把数据源发送的数据信息从一个地方通过传输信道交换设备传送到另一个地方的数据接收设备中，也就是数据信息在发送设备和接收设备之间进行信息传递。
数据通信网是为提供数据通信业务而提供的媒体，随着通信技术的不断发展，数据通信网的交换技术有：电路方式、分组方式、帧方式、和信元方式等。
电路方式是传递信息最简单的方式。
电路方式之一是基于公众交换电话网（PSTN）或ISDN电路交换的原理，当用户要求发送数据时，交换机在主叫用户端及被叫用户端之间连接一条链路。
终端设备通过接入设备（调制解调器（MODEM）或适配器（TA））连到交换机上，经接入设备的拨号在交换机之间构成一条物理链路。
如图1-1所示。
图1-1 利用PSTN/ISDN进行数据通信示意图这种方式属于预分配电路资源系统，即在一次接续中，电路资源预先分配给一对用户固定使用，不管该用户是否有数据在链路中传递，电路一直被这一对用户占用，其它用户无法插入该链路中。
只有该对用户使用完后把该链路释放，其它用户才能使用。
另一种电路方式是采用专线，即数字数据网（DDN）。
DDN一般向用户提供专用数据传递链路，如图1-2所示。
图1-2利用专线联接方式进行数据通信电路方式的主要特点是为通信的两端建立物理连接，它有如下优点：①信息传输时延小，因为它是一个固定物理连接，信息传输的时延也是固定的。
②电路是“透明”的。
发送端和接收端传递的信息并没有限制在某一个协议下，只要终端设备认可，任何协议的信息都可以传递。
③信息传递的吞吐量大。
可以根椐信息量的大小来选择信息的传递带宽。
它的缺点是资源比较浪费。
基于PSTN或ISDN电路方式至少要占用一路话路，即64Kbps。
如果传递的信息不到64Kbps，占用的带宽也不能减小，其它用户也不能享用。
基于DDN的电路方式虽然可以根据需要分配带宽，但对信道的占用也是半永久性的，用户一旦租用，即使没有信息传递，其带宽也不能由其它用户享用，因此，DDN 一般用于对实时性和可靠性要求较高的业务。
《现代交换技术(机工社)》教学课件—第4章 移动交换技术-2移动通信网主要信令
当MS移动过程中发现广播LAI与SIM卡存储不一致，主支发起位置更新过 程，同时修改网络位置信息。 ◦ 相同VLR：VLR内部更新。 ◦ 不同VLR：新VLR添加记录，旧VLR删除记录，HLR更新。
周期性位置更新
为防MS非正常关机、失去信号等情况, MSC周期性向所有MS发送位置登 记请求,使网络时刻保持与MS的联系。
◦ HLR：当前MSC/VLR号 ◦ VLR：当前LAI ◦ MS SIM卡 ：LAI
位置更新
◦ 移动台跨越位置区时，需要向系统登记其位置的变化，这个 过程称为位置更新。
2020/9/27
《现代交换技术》
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位置更新的不同情况
➢ 情况①：相同MSC/VLR ➢ 情况②：不同MSC/VLR
BSC
MSC1 LA1
《现代交换技术》
2
移动通信要解决的关键问题
1. 众多的基站中，手机如何判断它位于哪个基站 下？如何知道基站的相关信息？
2. 网络如何知道不断移动的手机身在何处？ 3. 通话过程中，手机可能从一个基站的覆盖范围
移动到另一个基站的覆盖范围，怎样才能保持 通话的不中断？ 4. 如何保证无线系统的安全性（号码不被盗、通 话不被窃听）？
固定连接
PSTN
南京市御道街标营用户…
2020/9/27
《现代交换技术》
我在哪个基站下？
4
问题二：网络如何发现手机？
发“寻人启事”
“全网发布” VS “局部发布”
基本思路：
√
--全网划分若干“位置区”，并通过广播告知手机
Xx，你在哪？
--手机发现位置区变化，上报网络新的位置区，
网络记载在数据库（位置寄存器）中。
帧中继网络介绍
帧中继的作用
• 帧使用DLCI进行标识，它工作在第二层； 帧中继的优点在于它的低开销。
• 帧中继在带宽方面没有限制，它可以提供较 高的带宽。
• 典型速率56K-2M/s内。
学员思考
• 五个点要求能两两互连，如何连接？ • 每个点需要多少串口？
选择 tial Mesh
PVC
10.1.1.1
Frame Relay
DLCI (500)
Inverse ARP or Frame Relay map
IP (10.1.1.1)
– 从提供商那里得到本地的DLCI号 – 建立目的地址和本地DLCI之间的映射关系 – frame-relay map ip 10.1.1.1 500 broadcast
Session Transport Network Data Link
Physical
Frame Relay
IP/IPX/AppleTalk, etc. Frame Relay EIA/TIA-232,
EIA/TIA-449, V.35, X.21, EIA/TIA-530
Frame Relay 术语
Frame Relay 的反转 ARP 协 议和 LMI 工作
DLCI=100
Frame Relay Cloud
DLCI=400
172.168.5.5
172.168.5.7 Frame Relay Map
5
172.168.5.5 DLCI 400 Active
Hello, I am 172.168.5.7.
frame-relay ietf • frame-relay lmi-type cisco • frame-relay map ip 172.16.2.2 100 broadcast
现代交换技术第5章 分组交换与帧中继
逻辑信道组号 0 M
逻辑信道号
用户数据
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现代交换技术
第5章 分组交换与帧中继
5.1 分组交换
二、分组交换核心技术 1、分组格式/类型与最佳长度
（2）分组类型 3）呼叫释放分组格式。包含释放请求分组与释放证实分组， 。
释放请求分组
8 0 0 0 5 1 4 1 8 0 0
释放证实分组
5 0 1 4 1
非分组终端
终端
分组终端 接口协议 X.25
通信链路
协议 网络
网内协议
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现代交换技术
第5章 分组交换与帧中继
分组交换方式，可以实现在异构网络之间传输数据
•异构网络(Heterogeneous Network）是一种类型的网络，它 是由不同制造商生产的计算机,网络设备和系统组成的，大 部分情况下运行在不同的协议上支持不同的功能或应用。
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现代交换技术
虚电路 与 电路交换的区别
电路交换 虚电路
第5章 分组交换与帧中继
电路交换，具有信道的独占性； 虚电路，没有数据通过时 ，各逻辑信道可以被别的 通信占用； 电路交换，是实际上的物理连 虚电路，只是一个路由表，表 接； 明连接上的逻辑路径关系，并 不是实际上的物理连接；
数据透明传输，交换系统不对 数据可以有不同的优先级，而 数据作任何处理； 且满足“存储-转发”机制； 不可以实现异构网络通信； 可以实现异构网络通信；
2
现代交换技术
第5章 分组交换与帧中继
5.1 分组交换
一、分组交换工作原理
2、分组交换通信系统组成 通常由数据终端设备（Data Terminal Equipment，DTE）、分 组交换网和交换协议共同组成，如图所示。 终端
现代交换原理第4章分组交换技术
路由选择算法 集中式路由交换
动态法
01
扩散式路由法 固定路由表法
静态法：
02
*
数据通信系统性能指标
有效性质量指标是衡量系统传输能力的主要指标，通常从码元传输速率、信息传输速率、频带利用率和差错率等方面来考虑。
*
信息传输速率&码元传输速率
01
I = log2 1/P = log2 N (bit)
2
当主叫DTE想要建立虚呼叫时，它就发送“呼叫请求”分组，该分组包括可供分配的高端的LCN和被叫DTE地址。
3
X.25分组层的数据传输过程与链路层的情况非常类似，数据发送和接受确认、重发过程、窗口机制、流量控制等方面的设计思想是相同的。
4
在虚呼叫任何一端的DTE都能够清除呼叫，通过发送“呼叫清除”分组和“清除指示”分组来完成呼叫清除过程。
8 7 6 5 4 3 2 1
*
分组的传输
分组装配和拆卸设备
（Packet Assembler/Disassembler ，PAD）
是一个规程转换器或者说是网络服务器，主要功能是向各种不同的终端提供服务，帮助它们进入分组交换网，或者具体说就是帮助终端要发送的数据生成分组，并通过线路发送给网络（交换机）。
X.25协议产生背景
数据通信网发展的重要里程碑是采用分组交换方式，构成分组交换网。和电路交换网相比，分组交换网的两个站之间通信时，网络内不存在一条物理电路供其专用，因此不会像电路交换那样，所有的数据传输控制仅仅涉及到两个站之间的通信协议。
X.25是ITU-T制定的WAN通信协议标准，它定义了用户设备与网络设备之间的连接是如何建立和维护的。X.25在OSI/RM出现之前就制定了，在OSI和CCITT的共同努力下，X.25与OSI/RM的下三层可以对应起来，只是第三层叫做“分组层”，物理层建议采用X.21bis，数据链路层采用平衡型链路接入规程LAP B的异步平衡模式ABM。
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60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
现代交换--4帧中继讲解
36、如果我们国家的法律中只有某种 神灵， 而不是 殚精竭 虑将神 灵揉进 宪法， 总体上 来说， 法律就 会更好 。—— 马克·吐 温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之 时。— —威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们 迅速累 聚，进 而变成 法律。 ——朱 尼厄斯
40、人类法律，事物有规律，这是不 容忽视 的。— —爱献 生Байду номын сангаас
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿