帧中继

6.6.2 帧中继的体系结构图6-24 给出了帧中继服务的几个主要组成部分。

整个帧中继网络可以用一个云状网络来表示。

图中画了两个用户：用户 A 和用户B 。

用户要通过帧中继用户接入电路（User Access Circuit）才能连接到帧中继网络。

常用的用户接入电路的速率是64 kb/s 和2.048 Mb/s（或T1 速率1.544 Mb/s）。

理论上也可使用T3 或E3 的速率。

帧中继用户接入电路又称为用户网络接口UNI（User－to－Network Interface）。

UNI 有两个端口。

在用户的一侧叫做用户接入端口（User Access Port），而在帧中继网络一侧的叫做网络接入端口（Network Access Port）。

用户接入端口就是在用户屋内设备CPE（Customer Premises Equipment）中的一个物理端口（例如，一个路由器上端口）。

一个UNI 中可以有一条或多条虚电路（永久的或交换的）。

图中的UNI 画有两条永久虚电路：PVC1和PVC2。

从用户的角度来看，一条永久虚电路PVC 就是跨接在两个用户接入端口之间。

每一条虚电路都是双向的，并且每一个方向都有一个指派的CIR。

CIR 就是许诺的信息速率（Committed Information Rate）。

为了区分开不同的PVC，每一条PVC 的两个端点都各有一个数据链路连接标识符DLCI （Data link Connection Identifier）。

关于CIR 和DLCI 后面还要讨论。

帧中继提供数据链路层和物理层规格参数。

任何较高层协议都独立于帧中继规约，这就简化了在现存各种产品中的帧中继的实现。

数据链路层协议为较高层协议提供了对于传输系统的接口，它基于ISDN 的LAPD 的数据链路层协议。

LAPD 提供了全部数据链路服务，包括差错控制和寻址。

对于帧中继网，差错控制是端到端功能。

这种简化了的功能（即不包括差错控制功能）被称为LAPD 的核心功能（core function）。

在ISDN 的标准中，其数据链路层有两个在逻辑上分开的层次，即控制平面和用户平面。

帧中继也使用了这一概念，并将其用于非ISDN 的实现中。

图6-25 为帧中继协议的体系结构，它包括两个操作平面：∙控制平面，即C 平面，用于建立和释放逻辑连接。

C 平面协议在用户和网络之间操作。

∙用户平面，即U 平面，用于传送用户数据。

U 平面协议则提供端到端的功能。

图6-25 中物理层的方框中的I.430 和I.431，分别是ISDN 基本用户网络接口和ISDN 基群速率用户网络接口的第 1 层规格说明。

帧中继的有关标准在ITU-T 的I 系列和Q 系列建议书中都有详细的规定。

I 系列建议书提供了有关帧中继的服务、协议和操作的框架，而Q 系列建议书则定义了更加详细的操作，例如有关信令、运输和实现的问题。

U 平面协议控制端用户之间的信息传送，这点与电路交换中的共路信令相似。

I.441 / Q.921 定义了帧中继LAPD 核心协议功能的实现。

Q.922 是I.411 和Q.921 中描述的LAPD 的扩充版本，它定义了U 平面的协议LAPF（Link Access Procedure for Frame-mode Bearer Services）。

帧中继只用到了Q.922 中的下列核心功能：∙帧定界、对齐和透明性；∙用地址字段实现帧复用和分用；∙对帧进行检查，保证在0 比特插入前和抽出后的帧长是整数倍的字节；∙对帧进行检查，以保证其长度不超长或过短；∙检测传输差错；∙拥塞控制。

U 平面的Q.922 的核心功能构成了数据链路层的子层，提供从一个用户到另一个用户传送数据链路帧的基本服务。

以此为基础，还可以选择其他的数据链路层或网络层的端到端功能。

但这些功能并不是帧中继的服务。

帧中继提供面向连接的数据链路层服务，具有下列特点：∙保持网络入口处和出口处所传输的帧的顺序；∙保证不交付重复帧；∙帧丢失率很少。

在C 平面中，LAPD（Q.921）为呼叫控制报文提供可靠的数据链路控制服务，并且通过D 通道在用户和网络之间可进行差错控制和流量控制。

ITU-T 的Q.931 规定了ISDN 的信令标准，而Q.933 则规定了帧中继的信令标准。

在交换Q.933 的控制信令报文时要用到数据链路层提供的服务。

Q.921 具有上面列举的Q.922 的6 项功能中的前5 项。

6.6.3 帧中继的呼叫控制帧中继的用户在进行呼叫时不是直接和被叫用户直接连接，而是连接到一个帧处理模块（frame handler）。

这又分为两种情况（见图6-26 所示）：∙交换接入（switched access）。

这是指用户所连接的交换网络，如ISDN，其本地的交换机并没有处理帧中继的能力。

在这种情况下，交换接入必须使用户能够连接到在网络中某处的帧处理模块。

这可以是一种按需的连接（在呼叫时建立），也可以是半永久（semi-permanent）的连接。

无论是哪种情况，帧中继服务都是通过B 通道或H 通道来提供的。

∙综合接入（integrated access）。

这是指用户所连接的网络是一个帧中继网络，或者是一个交换网络，其本地交换机具有处理帧中继的功能。

在这种情况下，用户可以与帧处理模块直接建立逻辑连接。

无论是何种接入，用户都要与帧处理模块先建立一条接入连接（access connection）。

而一旦接入连接存在了，就可在此基础上再建立帧中继连接（frame relay connection）。

和X.25 分组交换的虚电路很相似，帧中继连接是在两个用户交换数据帧之前必须建立的一种逻辑连接。

帧中继支持将多条逻辑连接（叫做数据链路连接）复用在一条链路上，并为每一个连接赋给唯一的数据链路连接标识符DLCI。

用户之间的数据传输包括以下三个阶段：1.在两个端用户之间建立一条逻辑连接，并对这个连接赋给一个唯一的DLCI。

2.以数据帧为单位交换数据。

每一个帧包括一个DLCI 字段以标识这个连接。

3.数据交换完毕后，释放逻辑连接。

连接和释放逻辑连接必须在为呼叫控制使用的逻辑连接上传送 DLCI＝0 的报文。

凡是DLCI＝0 的报文就是在信息字段包含呼叫控制报文。

帧中继的呼叫过程可用图6-27 所示的控制信令交换过程来说明。

图中假定支持帧中继的交换网络是ISDN。

从图6-27 可以看出，帧中继的控制信令交换可分为四个阶段：（l）接入连接的建立。

这就是在网络端接设备和帧中继网络之间（也就是在用户和帧处理模块之间），通过 D 通道交换Q.931 信令，建立B 通道的电路交换的连接。

图中的SETUP、CONNECT、以及CONNECT ACK 都是呼叫控制报文的名称。

若帧中继网络不同意建立连接，则发出RELEASE 报文（相应的回答是RELEASE COMPLETE）。

（2）帧中继连接的建立。

这是在两个网络端接设备之间（也就是在两个用户之间），通过B 通道交换Q.933 信令，建立B 通道的帧中继连接。

Q.933 定义的控制报文实际上是Q.931 的一个子集。

Q.933 定义了用户和ISDN 之间的共路信令中的各种报文。

这一阶段所使用的控制报文的名称和前一阶段所用的一样。

若被叫方不同意建立连接，则和前一阶段一样，发出RELEASE 报文。

帧中继连接建立后就可以传送帧中继的数据了。

（3）帧中继连接的释放。

这是在两个网络端接设备之间（也就是在两个用户之间），通过B 通道交换Q.933 信令，释放B 通道已建立的帧中继连接。

图中的DISCONNECT、RELEASE、以及RELEASE COMPLETE 都是释放帧中继连接所使用的控制报文的名称。

（4）接入连接的释放。

这就是在网络端接设备和帧中继网络之间（也就是在用户和帧处理模块之间），通过 D 通道交换Q.931 信令，释放B 通道已建立的接入连接。

呼叫控制报文的其他种类这里从略。

图6-28 是帧处理模块处理多个用户的连接请求的情况。

有多个用户从不同的物理信道连接到一个帧处理模块上。

如果有多个帧处理模块，情况也是类似的。

图中用一个叫做帧中继控制点的模块进行路由选择的判决处理。

所有的终端设备都使用DLCI＝0 的值连接到帧中继控制点。

路由选择由基于DLCI 的连接表中的项目来控制。

帧处理模块负责将入通道（incoming channel）中的帧转接到出通道（outgoing channel），并在传送之前对帧的DLCI 进行转换。

例如，在终端设备 B 在逻辑连接n 上发出的帧，要传送到终端设备D 的逻辑连接y 上。

图6-28 还画出了复用功能：到终端设备D 的两个逻辑连接复用到一个物理通路上。

我们还可看到，终端设备 B 和C 碰巧都选择了相同的号码n 作为DLCI。

这并不会产生任何的问题，因为每一个终端设备都是独立地选择自己的DLCI 号码。

6.6.4 帧中继的帧格式用帧中继的帧格式来说明帧中继的用户数据的传送是最清楚的。

图6-29 画的是最小功能（minimun-function）的LAPF 协议（即LAPF 核心协议（core Protocol））所定义的帧中继帧格式。

这种格式与HDLC 帧格式类似，其最主要的区别是没有控制字段。

这是因为帧中继没有使用带内信令，因此帧中继的逻辑连接只能携带用户的数据，同时由于没有帧的序号，也不能进行流量控制和差错控制。

下面简单介绍其各字段的作用。

帧中继的LAPF 帧格式如图6-29（a）所示。

∙标志字段是一个独特的 01111110 的比特序列，用于指示一个帧的起始和结束。

它的唯一性是通过比特填充法来确保的。

∙信息字段是长度可变的用户数据。

如果用户要选择实现附加的端到端的数据链路控制功能，那么可以在信息字段中再放入一个数据链路帧。

特别是，用户通常的选择是使用完全的LAPF 协议（full LAPF protocol），也就是LAPF 控制协议（control protocol），以便完成在LAPF 核心功能之上的一些功能。

用这样方式实现的协议是严格地在两个端用户之间的协议，对下面的ISDN 来说是透明的。

∙帧校验序列字段包括2 字节的循环冗余校验。

帧校验序列并不是要使网络从差错中恢复过来，而是为网络结点所用，作为网络管理的一部分，检测链路上差错出现的频度。

当帧校验序列检测出帧出现差错时，就将此帧丢弃。

∙地址字段一般为2 字节，但也可扩展为3 或4 字节（见图6-29（b）（c）（d））。

地址字段又由以下几部分组成：∙数据链路连接标识符DLCI DLCI字段的长度取决于整个地址字段的长度。

从图6-29可看出，DLCI占10 bit（采用默认值的2字节地址字段），占16 bit（采用3字节地址字段），占23 bit （采用4字节地址字段）。