現(xiàn)代通信技術(shù)論文

1、<p>　　現(xiàn)代移動通信技術(shù)中的幀中繼技術(shù)</p><p>　　學院：計算機與信息工程學院</p><p>　　【引言】 幀中繼技術(shù)是在分組技術(shù)充分發(fā)展，數(shù)字與光纖傳輸線路逐漸替代已有的模擬線路，用戶終端日益智能化的條件下誕生并發(fā)展起來的。幀中繼完成OSI物理層和路層核心層的功能，它具有吞吐量高、時延低、適合突發(fā)性業(yè)務等特點。幀中繼 技術(shù)主要應用在廣域網(wǎng)(WAN)中，支持多種數(shù)據(jù)

2、型業(yè)務，如局域網(wǎng)(LAN)互連，遠程計算機輔助設計(CAD)和計算機輔助制造(CAM)，文件傳送，圖像查詢業(yè)務，圖像監(jiān)視，會議電視等。</p><p>　　【摘要】 幀中繼是一種統(tǒng)計方式的多路復用服務。也就是說它允許在同一物理連接上共存有多個邏輯連接（通常又叫信道），且在該鏈路的所有用戶之間動態(tài)分配帶寬，這與劃分時間多路復用（TDM）服務相反，TDM對同一鏈路上的多個信道分配固定數(shù)量的帶寬。</p>

3、<p>　　Abstract：Frame Relay is a statistical method of multiplexing services. That is, it allows to coexist on the same physical connections have multiple logical connections (often called channels), and all users o

4、f the link between the dynamic allocation of bandwidth, time division multiplexing which (TDM) services to the contrary , TDM on the same link multiple channels on the distribution of a fixed amount of bandwidth.</p&g

5、t;<p>　　【關(guān)鍵詞】幀中繼、廣域網(wǎng)協(xié)議、多路復用</p><p>　　Key words ：frame relay, wide area network protocol, multiplexing</p><p><b>　　【正文】</b></p><p>　　1、幀中繼技術(shù)的產(chǎn)生</p><p>

6、;　　1）、傳統(tǒng)方法的弊端</p><p>　　傳統(tǒng)的方法是采用租用專線和分組網(wǎng)來滿足用戶需求，但這兩種方法都有其不可克服的缺點：</p><p>　　a、租用專線，成本十分昂貴；線路利用率很低，對突發(fā)性業(yè)務量的傳送不利。</p><p>　　b、分組網(wǎng)，X.25協(xié)議過于復雜，交換機和業(yè)務成本都很高；復雜的協(xié)議影響了傳輸速率，難以實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳送；網(wǎng)絡時延大。（1）

7、</p><p>　　2）、發(fā)展幀中繼的必要性</p><p>　　根據(jù)最新統(tǒng)計預測用戶類型將發(fā)生很大的變化，用戶終端--智能主機用戶所占比例將由原本的35‰降至17‰，而客戶服務器用戶的比例將由1994年的18‰增加到34‰。這種用戶發(fā)展的趨勢表明現(xiàn)代用戶需求有以下特點：</p><p>　　a、要求傳輸速率高，時延低；</p><p>　

8、　b、信息傳送的突發(fā)性高；</p><p>　　c、用戶端智能化高。</p><p>　　3）、發(fā)展幀中繼應具備的條件</p><p>　　由于幀中繼協(xié)議簡單，不存在糾錯及流量控制等三層功能，為保證用戶數(shù)據(jù)的正確傳送，必須具備以下條件：</p><p>　　a、傳輸線路質(zhì)量高(BER＞10↑-8)；</p><p>　

9、　b、用戶終端智能本身可進行端到端的糾錯和流量控制。</p><p>　　就目前情況來看，一方面，寬頻帶，高質(zhì)量， 數(shù)字化的光纖傳輸技術(shù)日益普及， 為幀中繼的實現(xiàn)提供了很好的物理基礎；另一方面， 用戶終端日益智能化，如在LAN中的TCP/IP、SNA等協(xié)議本身就是三層以上， 將原有網(wǎng)絡中進行的糾錯、流量控制等由網(wǎng)內(nèi)移至端到端的用戶是完全有可能的，所以發(fā)展幀中繼的客觀條件已經(jīng)成熟。</p><p

10、>　　幀中繼技術(shù)正是在這種用戶需求提高而現(xiàn)有網(wǎng)絡技術(shù)又難以滿足的情況下應運而生的。</p><p>　　幀中繼(Frame Relay)幀中繼是從綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)中發(fā)展起來的，并在1984年推薦為國際電話電報咨詢委員會（CCITT）的一項標準，另外，由美國國家標準協(xié)會授權(quán)的美國TIS標準委員會也對幀中繼做了一些初步工作。由于光纖網(wǎng)比早期的電話網(wǎng)誤碼率低得多,因此,可以減少X.25的某些差錯控制過程,從而可以減

11、少結(jié)點的處理時間,提高網(wǎng)絡的吞吐量。幀中繼就是在這種環(huán)境下產(chǎn)生的。</p><p>　　幀中繼(Frame Relay)是從綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)中發(fā)展起來的，并在1984年推薦為國際電話電報咨詢委員會（CCITT）的一項標準，另外，由美國國家標準協(xié)會授權(quán)的美國TIS標準委員會也對幀中繼做了一些初步工作。由于光纖網(wǎng)比早期的電話網(wǎng)誤碼率低得多,因此,可以減少X.25的某些差錯控制過程,從而可以減少結(jié)點的處理時間,提高網(wǎng)絡的

12、吞吐量。幀中繼就是在這種環(huán)境下產(chǎn)生的。幀中繼提供的是數(shù)據(jù)鏈路層和物理層的協(xié)議規(guī)范,任何高層協(xié)議都獨立于幀中繼協(xié)議,因此,大大地簡化了幀中繼的實現(xiàn)。目前幀中繼的主要應用之一是局域網(wǎng)互聯(lián),特別是在局域網(wǎng)通過廣域網(wǎng)進行互聯(lián)時,使用幀中繼更能體現(xiàn)它的低網(wǎng)絡時延、低設備費用、高帶寬利用率等優(yōu)點。（2）</p><p><b>　　2、幀中繼技術(shù)概述</b></p><p>　　

13、幀中繼是第二層的廣域網(wǎng)協(xié)議，因而它是不知道網(wǎng)絡號這個概念的。在局域網(wǎng)中，第二層尋址一般是由MAC地址定義的。在幀中繼中尋址是由數(shù)據(jù)鏈路標識符（DLCI）來實現(xiàn)的。但DCLI號不作為這樣的目標地址，也就是基于局域網(wǎng)的MAC地址。DCLI號只在本地才有意義，而不能用于幀中繼網(wǎng)絡。</p><p>　　幀中繼是一種典型的包交換技術(shù)。包交換技術(shù)能夠使網(wǎng)絡節(jié)點工作站動態(tài)的分享網(wǎng)絡介質(zhì)和可用帶寬。包交換網(wǎng)絡支持可變長度數(shù)據(jù)包

14、，數(shù)據(jù)的傳輸更加有效和靈活。所有的數(shù)據(jù)包基于交換機制在不同的網(wǎng)段之間進行傳遞，直到到達最終的目的地。包交換網(wǎng)絡使用統(tǒng)計復用技術(shù)控制網(wǎng)絡接入，使網(wǎng)絡帶寬的使用更加靈活和高效。目前流行的絕大多數(shù)局域網(wǎng)應用，包括以太網(wǎng)和令牌環(huán)在內(nèi)，都屬于包交換網(wǎng)絡。（3）</p><p>　　幀中繼是一種統(tǒng)計方式的多路復用服務。也就是說它允許在同一物理連接上共存有多個邏輯連接（通常又叫信道），且在該鏈路的所有用戶之間動態(tài)分配帶寬，這與

15、劃分時間多路復用（TDM）服務相反，TDM對同一鏈路上的多個信道分配固定數(shù)量的帶寬。幀中繼其實是X.25的一個節(jié)選版，這是因為，幀中繼在許多方面都酷似X.25，只是它不提供同等級別的錯誤校正。在可用的廣域網(wǎng)鏈路主要是傳輸質(zhì)量低劣的模擬鏈路，而且在網(wǎng)絡中傳輸?shù)男畔?jīng)常出現(xiàn)錯誤時，X.25曾一度被設計為一種分組交換網(wǎng)絡技術(shù)。</p><p>　　在引入幀中繼后，便可以使用越來越多的數(shù)字電路了，這便提供了質(zhì)量最好的傳

16、輸，并且，一般來說可靠性也更高了。另外像TCP這樣執(zhí)行錯誤校正和流控制的更高級的協(xié)議也日益普遍。因此幀中繼的設計者決定，刪去所有鏈路層的確認以及處理非可靠鏈路的X.25連接有關(guān)的其他開銷。 幀中繼執(zhí)行的錯誤檢查與Ethernet同樣多，在Ethernet中，從循環(huán)冗余檢查（CRC：CyclicRedundancy Check）中導出一個幀校驗序列（FCS：Frame Check Sequence），并附加至每個發(fā)送的幀中，在接收站，可

17、以將這個FCS檢測出來。利用這個FCS，接收站可以忽略傳輸中已經(jīng)更改的幀；但是不管幀中繼，還是Ethernet，都不會再請求損壞的幀。因此，幀中繼更好地利用了可用帶寬，并且比X.25的傳輸數(shù)據(jù)更為迅速，因為它不必生成、接收或是處理確認消息。</p><p><b>　　3、幀中繼幀結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　為了更好的理解幀中繼技術(shù)，我們需要對幀中繼幀的結(jié)構(gòu)有一

18、個較為全面的認識和了解。下面，我們就來對標準的幀中繼幀結(jié)構(gòu)進行較為詳細的介紹。</p><p>　　如圖所示，幀中繼幀的具體組成如下：</p><p>　　標志字段（Flags） 標志一幀的開始和結(jié)束。該字段值固定不變，使用01111110表示。 </p><p>　　地址字段（Address） 地址字段包含多種信息，其中較為重要的有： </p>&l

19、t;p>　　數(shù)據(jù)字段（Data）：包含被封裝的用戶數(shù)據(jù)或負載。該字段長度不固定，最大可以達到16000個字節(jié)。數(shù)據(jù)字段的作用主要是通過幀中繼網(wǎng)絡傳遞上層協(xié)議數(shù)據(jù)包，例如PDU等。 </p><p>　　DLCI：DLCI的長度為10個比特，是幀中繼幀的關(guān)鍵部分。DLCI的值代表了DTE設備和交換機之間的虛擬連接電路。每一條復用到物理鏈路的虛擬連接都使用一個唯一的DLCI識別。DLCI值只是本地有效，所以同一

20、條連接的兩端所使用的DLCI可以不同。</p><p>　　幀校驗序列字段（FCS）：FCS字段可以確保傳輸數(shù)據(jù)的完整性。該字段值由發(fā)送設備計算，在抵達接收設備之后進行驗證，以確定數(shù)據(jù)是否完整。</p><p>　　擁塞控制：擁塞控制由FECN，BECN和DE 3個比特位組成，主要用于控制幀中繼擁塞通知機制。關(guān)于上述3個比特位的作用我們在前文中已經(jīng)做過介紹，這里就不再重復了。</p&

21、gt;<p>　　幀中繼提供的是數(shù)據(jù)鏈路層和物理層的協(xié)議規(guī)范,任何高層協(xié)議都獨立于幀中繼協(xié)議,因此,大大地簡化了幀中繼的實現(xiàn)。目前幀中繼的主要應用之一是局域網(wǎng)互聯(lián),特別是在局域網(wǎng)通過廣域網(wǎng)進行互聯(lián)時,使用幀中繼更能體現(xiàn)它的低網(wǎng)絡時延、低設備費用、高帶寬利用率等優(yōu)點。</p><p>　　目前所使用的絕大多數(shù)幀中繼網(wǎng)絡都是由服務提供商負責進行管理和維護,這就是我們通常所說的公用幀中繼服務.幀中繼技術(shù)無

22、論是在公用運營商網(wǎng)絡還是專用企業(yè)網(wǎng)絡上都可以實現(xiàn),下面,我們就來對這兩種不同的FR網(wǎng)絡類型進行一下簡單的介紹.： a、公用運營商網(wǎng)絡，在由運營商提供的幀中繼網(wǎng)絡中,幀中繼交換設備都位于電信運營商的中心業(yè)務局.雖然用戶需要支付一定的網(wǎng)絡使用費用,但是省去了對網(wǎng)絡設備和服務進行管理和維護的復雜工作。公用網(wǎng)絡下的DCE設備一般都是由運營商所有，而DTE設備要么由用戶自己購買,要么由運營商作為幀中繼服務的一部分提供給用戶使用.

23、b、專用企業(yè)網(wǎng)絡，一些大型的跨國公司開始建立自己的專用幀中繼網(wǎng)絡.在專用幀中繼網(wǎng)絡中,網(wǎng)絡的管理和維護都需要由企業(yè)自己來完成,而所有的網(wǎng)絡設備包括交換設備在內(nèi)完全歸用戶所有。（4）</p><p>　　4、幀中繼的鏈接方法</p><p>　　大多數(shù)主要的電信公司像AT＆T，MCI，US Sprint，和地方貝爾運營公司都提供了幀中繼服務。與幀中繼網(wǎng)相連，需要一個路由器和一條從用戶場地到交

24、換局幀中繼入口的線路。這種線路一般是象T1那樣的租用數(shù)字線路，但取決于通信量而定。兩種可能的廣域連接方法，如下面所述： </p><p>　?。?）、專用網(wǎng)方法 在這種方法中，每個場點將需要三條專用（租用）線路和相聯(lián)的路由器，以便與其它每一 </p><p><b>　　幀中繼原理圖</b></p><p>　　個場點相連，這樣總共需要6條專線

25、和12個路由器。 </p><p>　?。?）、幀中繼方法 在這種公共網(wǎng)方法中，每個場點僅需要一條專用（租用）線路和相聯(lián)的路由器直至幀中繼網(wǎng)。這時，在其它網(wǎng)間的交換是在幀中繼網(wǎng)內(nèi)處理的。來自多個用戶的分組被多路復用到一條連到幀中繼網(wǎng)上的線路，通過幀中繼網(wǎng)它們被送到一個或多個目的站。 （5）</p><p>　　永久虛電路（PVC）是通過幀中繼網(wǎng)連接兩個端節(jié)點的預先確定的通路。幀中繼服務的提

26、供者根據(jù)客戶的要求，在兩個指定的節(jié)點間分配PVC。這些信道保持連續(xù)不間斷地運行，并且保證提供一種客戶洽商好了的指定級別的服務。交換式虛電路在1993年后期被加到幀中繼標準：這樣，幀中繼就成為了真正的“快速分組”交換網(wǎng)。</p><p>　　在過去的幾年里，交換局在美國國內(nèi)和國際網(wǎng)上已經(jīng)安裝了大量的光纖電纜，這樣可以增加帶寬。為了充分利用高帶寬的優(yōu)點，新的通信方案去掉原有方案中固有的常規(guī)開銷，變得更為切實可用。幀中

27、繼通過取消網(wǎng)絡自身進行流控和錯誤處理做到這一點的，避免了因網(wǎng)絡自身做這些事情而導致的延遲。比較而言，老的x．25網(wǎng)技術(shù)實行擴展檢錯是由于使用不可靠的電話線傳輸數(shù)據(jù)。 （6）</p><p>　　在幀中繼中消除這個特性不會出現(xiàn)問題，即使是發(fā)生了錯誤。幀中繼設想端節(jié)點設備是可編程的智能機器，它們能進行錯誤處理。端系統(tǒng)不會由于這種錯誤控制而超負荷，因為通常很少有錯誤。相對而言，X．25設想網(wǎng)絡需要檢錯糾錯是因為端節(jié)點是

28、連到主機的終端。 </p><p>　　在幀中繼中，中間節(jié)點（交換器）僅僅沿著預定的通路中繼幀。在X．25中，中間節(jié)點必須完整地接收每一個分組，并在轉(zhuǎn)發(fā)之前進行檢錯，如果有錯誤發(fā)生，節(jié)點要求發(fā)送方重傳。使用這種方法，一旦分組丟失，發(fā)送方就盡快地重發(fā)一個分組。在X．25中每個中間節(jié)點使用狀態(tài)表來處理管理、流控和檢錯，而在幀中繼中是不需要的。 </p><p>　　如果一個分組由于幀中繼網(wǎng)的擁

29、塞而被破壞或丟失，檢測幀丟失和請求重發(fā)是接收系統(tǒng)的工作。幀中繼網(wǎng)把自己的所有精力都用來傳遞分組。在子網(wǎng)中的交換節(jié)點不會執(zhí)行任何糾錯，盡管它們能檢測出被損壞的分組，一旦檢測出，分組就會被丟棄了。（7） </p><p>　　幀中繼端口一般用PVC連接。PVC是邏輯鏈路，它具有特定的端接點和服務特性。它們在網(wǎng)狀拓撲結(jié)構(gòu)上提供邏輯連接，且在使用前為交換局提供一種確定服務特性和速率的方法。它們也在端接點之間提供快速連接。

30、在得到提供者的服務時，你可以為PVC規(guī)定一些服務特性，下面列舉了一些服務特性。 </p><p>　　A、訪問速率： 這是線路的速度，它決定在網(wǎng)上的數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣取Ｔ诿绹?，一般訪問速率是1．544Mbps（T1）和56Kbps。 </p><p>　　B、承諾的信息速率（CIR）：CIR是幀中繼電路上最高的平均數(shù)據(jù)傳輸率。它通常比傳輸速率慢；當傳輸突發(fā)數(shù)據(jù)時，傳輸速度可以超過CIR。 &l

31、t;/p><p>　　C、承諾的成組數(shù)據(jù)大?。–BS）： CBS是網(wǎng)絡提供者在一定的時間間隔內(nèi)和正常的網(wǎng)絡條件下所允許傳輸?shù)淖畲髷?shù)據(jù)量（位數(shù)）。 </p><p>　　D、額外的成組數(shù)據(jù)大?。‥BS）：EBS是超過CBS的最大非提交數(shù)據(jù)量，CBS數(shù)據(jù)是網(wǎng)絡將在一定的時間間隔內(nèi)發(fā)送出去的數(shù)據(jù)。EBS數(shù)據(jù)是被網(wǎng)絡看作可以丟棄的數(shù)據(jù)。</p><p><b>　?。?/p>

32、8）</b></p><p>　　下面將列舉另外一些由幀中繼網(wǎng)提供的特性。 </p><p>　　A、網(wǎng)絡服務： 下面的管理特性和服務在幀中繼網(wǎng)中可以采用： </p><p>　　B、虛電路狀態(tài)消息：遠程服務在網(wǎng)絡和用戶之間提供通信。它確保PVC的存在和報告被刪除的PVC。 </p><p>　　C、廣播：這種可選服務使一個用戶能

33、把幀發(fā)給多個目的站。 </p><p>　　D、全局尋址：這種可選服務使幀中繼網(wǎng)具有象局域網(wǎng)一樣的能力。 </p><p>　　E、簡單流控：這種可選服務為那些需要流控的設備提供XON／XOFF流控機制。 </p><p>　　擁塞控制 當幀中繼網(wǎng)擁塞時，幀可以適宜地丟棄（端節(jié)點負責重發(fā)它們），或根據(jù)用戶指定的級別丟棄。例如，用戶可以指明一些對事務運作不是很關(guān)鍵的通

34、信幀是可以丟棄的（DE）。路由器或幀中繼交換器可以用DE來標識幀，DE的使用提供了一個方法，確保重要的信息通過網(wǎng)絡傳送，而不重要的信息可以在網(wǎng)絡不太忙時重傳。（9）</p><p>　　5、幀中繼技術(shù)的發(fā)展前景</p><p>　　幀中繼可以作為ＡＴＭ的高速接入層，開展幀中繼業(yè)務既可以滿足現(xiàn)有的用戶需求，又可以為電信網(wǎng)向ＡＴＭ過渡做好準備。</p><p>　　網(wǎng)絡

35、通信最終會向著綜合傳送數(shù)據(jù)、語音、圖像的多媒體信息傳送方向發(fā)展，ＡＴＭ是支持多媒體信息傳送的強有力手段，是未來的通信發(fā)展方向，在技術(shù)上具有優(yōu)勢。由于ＡＴＭ用戶設備價格昂貴等原因，ＡＴＭ本身的業(yè)務量較少。但ＡＴＭ的用戶網(wǎng)絡接口支持包括幀中繼在內(nèi)的其他各種業(yè)務的接入，而幀中繼的用戶設備價格相對較低，而且?guī)欣^業(yè)務采用承諾的信息速率（ＣＩＲ）計費方式，可以吸引大量用戶上網(wǎng)，因此在運營上會具有一定優(yōu)勢。（10）</p><p

36、>　　如果建立基于ＡＴＭ平臺的幀中繼網(wǎng)，可以把ＡＴＭ在技術(shù)上的優(yōu)勢和幀中繼在運營方面的優(yōu)勢結(jié)合起來，即利用ＡＴＭ平臺開放幀中繼業(yè)務，吸引用戶上網(wǎng)，既可以滿足現(xiàn)在的用戶需求，又為將來網(wǎng)絡向Ｂ－ＩＳＤＮ的平穩(wěn)過渡創(chuàng)造條件，電信運營部門還可以根據(jù)用戶的需求開放ＡＴＭ業(yè)務，是一種很好的建網(wǎng)方式。（11）</p><p><b>　　【總結(jié)】 </b></p><p>　

37、　幀中繼是一個接口規(guī)范，幀中繼業(yè)務是在用戶與網(wǎng)絡接口（UNI）之間提供用戶信息流的雙向傳送，并保持原順序不變的一種承載業(yè)務。用戶信息流以幀為單位在網(wǎng)絡內(nèi)傳送，用戶與網(wǎng)絡接口之間以虛電路進行連接，對用戶信息流進行統(tǒng)計復用。對用戶信息流進行統(tǒng)計復用。它定義了信息如何封裝，然后如何通過網(wǎng)絡傳送到目的地。因此它并不對應于某種特定的設備。幀中繼接口可以在多種設備上實現(xiàn)。隨著多媒體業(yè)務的發(fā)展，隨著IP技術(shù)的發(fā)展，作為數(shù)據(jù)通信基礎網(wǎng)絡技術(shù)的幀中繼技術(shù)

38、將越來越多的被應用，其發(fā)展前景無限。</p><p><b>　　【參考文獻】</b></p><p>　?。?）、摘自《維庫電子市場網(wǎng)》</p><p>　?。?）、摘自《數(shù)字移動通信系統(tǒng)》于翠波 人民郵電出版社 2009</p><p>　?。?）、摘自《Electronic enthusiasts》2005<

39、/p><p>　?。?）、摘自《Evolved pocket system （EPS）the LTE and sae evolution of 3G UMTS》Jhon Wiley，The Atrium ，2008</p><p>　　（5）、摘自《百度百科》</p><p>　?。?）、摘自《移動通信技》人民郵電出版社 張麗艷2008版</p><

40、p>　?。?）摘自《pc world》雜志09年15期</p><p>　?。?）摘自《Mobile communication technology》Jn Mofail，2006</p><p>　?。?）摘自《fly網(wǎng)絡雜志》07年8期</p><p>　?。?0）摘自《3G evolution：HSPA and LTE for mobile broadb