幀中繼技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用

幀中繼技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用(上)江蘇電信管理局薛興華隨著電信網(wǎng)數(shù)字化程度的迅速增大和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的不斷普及,專用通信網(wǎng)的傳輸速率明顯提高,數(shù)據(jù)通信量迅速增大,如電子數(shù)據(jù)交換(EDI)、文件傳送、傳真和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)/計(jì)算機(jī)輔助制造(CAD/CAM),以及個(gè)人計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的普及應(yīng)用,產(chǎn)生了以一種無(wú)法預(yù)見(jiàn)的傳輸方式傳送大量高速數(shù)據(jù)的市場(chǎng)需求。傳輸容量的易變性使得低成本、高效率傳輸成為一場(chǎng)挑戰(zhàn)。雖然公用電信網(wǎng)線路和交換電路在質(zhì)量上已有了重大進(jìn)步,數(shù)字通信鏈路得到廣泛使用。但目前使用的X.25分組交換網(wǎng)業(yè)務(wù)仍存在傳輸速率、網(wǎng)絡(luò)時(shí)延、響應(yīng)時(shí)間和吞吐量等均不能適應(yīng)局域網(wǎng)(LAN)遠(yuǎn)程互聯(lián)需要的問(wèn)題,這時(shí)幀中繼應(yīng)運(yùn)而生。幀中繼是一個(gè)為突發(fā)數(shù)據(jù)應(yīng)用而設(shè)計(jì)的新興的網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)協(xié)議。它主要有4個(gè)重要特征:高傳輸速率、低網(wǎng)絡(luò)延遲、高連通性、高效帶寬利用,幀中繼專門針對(duì)于采用面向包的技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)。它經(jīng)過(guò)特別設(shè)計(jì)以解決可變長(zhǎng)度的突發(fā)數(shù)據(jù)和不可預(yù)見(jiàn)信息的問(wèn)題。一、幀中繼技術(shù)的發(fā)展近幾年,幀中繼在個(gè)人計(jì)算機(jī)應(yīng)用中取得驚人的發(fā)展,導(dǎo)致了一場(chǎng)脫離分級(jí)終端——主機(jī)計(jì)算的變革。實(shí)際上,主機(jī)變成數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器,它不僅對(duì)笨拙的終端設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)存取,而且也針對(duì)PC機(jī)和工作站進(jìn)行數(shù)據(jù)存取。局域網(wǎng)將這些臺(tái)式PC機(jī)互連起來(lái)。但是互聯(lián)處于不同地域的局域網(wǎng)通常要用到廣域服務(wù)。首先,用戶希望通過(guò)廣域服務(wù)互聯(lián)局域網(wǎng),同時(shí)仍能保留在純局域網(wǎng)環(huán)境下享有的同樣的性能和靈活性。其次,廣域網(wǎng)的帶寬要比局域網(wǎng)帶寬昂貴得多。廣域網(wǎng)的線路細(xì)而長(zhǎng),也就是說(shuō),它們信道中的信息比局域網(wǎng)要少,而且由于更長(zhǎng)的延時(shí),從而限制的吞吐量。另一種趨勢(shì)是:數(shù)據(jù)傳輸流量動(dòng)態(tài)的改變。各類新興數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的應(yīng)用,從大型文檔的傳送到圖形圖像應(yīng)用都是造成這種變化的原因。單就圖像應(yīng)用而言,醫(yī)生們現(xiàn)在使用圖像來(lái)傳送X光和CAT掃描、保險(xiǎn)代理商用它來(lái)發(fā)送保險(xiǎn)申請(qǐng)、而銀行則用它減少各類單據(jù),每一項(xiàng)應(yīng)用都使得對(duì)患者、保險(xiǎn)訂戶和銀行客戶準(zhǔn)確而及時(shí)地交換重要信息成為可能。這類應(yīng)用以不可預(yù)見(jiàn)方式傳送高速、高帶寬的突發(fā)信息,同時(shí)也不允許通過(guò)廣域網(wǎng)鏈路時(shí)有過(guò)多的延時(shí)。要能按需要提高容量帶寬,設(shè)計(jì)幀中繼就是專門滿足這類需求的網(wǎng)絡(luò)接口。幀中繼是一種簡(jiǎn)化的X.25協(xié)議。它舍去了協(xié)議的分組層,采用物理層和鏈路層兩級(jí)結(jié)構(gòu)。盡管在網(wǎng)絡(luò)中它們與數(shù)據(jù)通信的特點(diǎn)有許多共同之處,協(xié)議是一套控制各設(shè)備之間信息傳送的約定的格式和規(guī)程。它們是組建通信線路和確保數(shù)據(jù)接收與數(shù)據(jù)發(fā)送一致的規(guī)則。作為一個(gè)協(xié)議,幀中繼不僅能建立聯(lián)接(呼叫)方式,而且能通過(guò)這些聯(lián)接進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。呼叫的建立存在于OSI模型的第三層(網(wǎng)絡(luò)層),但是一旦聯(lián)接建立,工作的主要部分——數(shù)據(jù)傳輸便開(kāi)始了。這時(shí),便展示了不同的協(xié)議的用途。從此在幀中繼中只使用部分?jǐn)?shù)據(jù)鏈路層(第二層)和全部的物理層(第一層),數(shù)據(jù)的傳輸比使用更復(fù)雜的協(xié)議效率高得多。幀中繼是依靠端到端的協(xié)議執(zhí)行重新發(fā)送和差錯(cuò)恢復(fù)功能的,因此在網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)點(diǎn)處不需要進(jìn)行處理操作,因而整個(gè)網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有延時(shí),所有正確的幀在通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口時(shí)處理得非常迅速。壞幀則被直接丟棄,然后由端系統(tǒng)重新發(fā)送這些幀。這種能力使得在幀中繼網(wǎng)點(diǎn)的數(shù)據(jù)通過(guò)速度更快,允許提供更高的數(shù)據(jù)容量和更大的信道速率,而不必增加設(shè)備成本或規(guī)模。象X.25一樣,幀中繼是面向包的網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)協(xié)議,適用于突發(fā)數(shù)據(jù)的應(yīng)用。面向包的技術(shù)在今天的網(wǎng)絡(luò)中起著重要作用。一個(gè)時(shí)分多路復(fù)用器(TDM)將帶寬分為時(shí)隙,并將一個(gè)時(shí)隙分配給輸入復(fù)用器的每個(gè)信道。因此,如果一個(gè)信道需要64kB/s的帶寬,這段帶寬甚至在信道上沒(méi)有信息傳送時(shí)仍能被進(jìn)行地址分配并保持穩(wěn)定。其他信道不能使用未用的帶寬。這意味著帶寬的大部分經(jīng)常被閑置不用,也意味著如果數(shù)據(jù)信息需求發(fā)生變化時(shí)沒(méi)有辦法分配更多帶寬給單個(gè)信道并改變響應(yīng)時(shí)間。相反,面向包的協(xié)議提供一種靈活的帶寬分配方法:根據(jù)需要對(duì)不同的信息而進(jìn)行帶寬分配,而不是通過(guò)固定的信道分配。這類協(xié)議將數(shù)據(jù)連同輔助信息一起組成若干獨(dú)立的數(shù)據(jù)包或幀,而不是永久地放棄帶寬。這使得從幾個(gè)不同信息源傳輸來(lái)的信息流邏輯上復(fù)用單一的入網(wǎng)接口。帶寬一旦可用,數(shù)據(jù)包就能通過(guò)接口進(jìn)行傳送。幀中繼能夠適用任意一種網(wǎng)絡(luò),但它最適用于基于包的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品,這是因?yàn)閹欣^加快了涌入廣域網(wǎng)數(shù)據(jù)的不規(guī)則突發(fā)的進(jìn)程。在一個(gè)電路交換T/E網(wǎng)絡(luò)中,帶寬被分給固定的信道配置;另一方面,在一個(gè)基于包的T/E網(wǎng)絡(luò)中、帶寬按需分配,使得它更適合突發(fā)傳輸?shù)膽?yīng)用?？傊?幀中繼指的是通過(guò)數(shù)字網(wǎng)接口傳送“幀”或信息塊的技術(shù),該數(shù)據(jù)網(wǎng)接口采用為每一幀分配的連接編號(hào)來(lái)區(qū)分單個(gè)連接。在網(wǎng)絡(luò)的邊界,這個(gè)編號(hào)可區(qū)分信息源和終端目標(biāo)。路由選擇是由網(wǎng)絡(luò)在端的基礎(chǔ)上加以控制的,但是并不執(zhí)行鏈路到鏈路的糾錯(cuò)和重發(fā)。相反,在網(wǎng)絡(luò)的每一端由更高層的協(xié)議保證數(shù)據(jù)的完整性。實(shí)際上,幀中繼允許數(shù)據(jù)信息沿網(wǎng)絡(luò)“高速公路”快速傳輸,以最少的處理通過(guò)交換網(wǎng)點(diǎn),目前它以高達(dá)2MB/s的速度傳輸,以減少吞吐延時(shí)并支持?jǐn)?shù)據(jù)。(未完待續(xù))幀中繼技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用(下)江蘇電信管理局薛興華二、幀中繼技術(shù)應(yīng)用1.幀中繼和信元中繼新興的寬帶網(wǎng)絡(luò)是從時(shí)分交換傳輸發(fā)展而來(lái)的。它是針對(duì)種種被稱作快速包交換、信元中繼和ATM(異步傳輸模式)這類方法的。這些都是基于包的協(xié)議、意味著信息是以小型數(shù)據(jù)包形式傳輸?shù)?。?shí)際上,幀中繼和信元中繼都屬于快速包技術(shù),它們互不排斥。信元中繼標(biāo)準(zhǔn)支持聲音、數(shù)據(jù)、圖像及視頻,它是新興的寬帶ISDN(綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng))服務(wù)的核心。由于幀中繼和信元中繼都是基于包的協(xié)議,兩者都是按需合理分配帶寬,不同之處在于幀中繼是一種只針對(duì)數(shù)據(jù)流量的網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)協(xié)議,而信元中繼是通過(guò)一個(gè)高速?gòu)V域主干網(wǎng)為傳輸數(shù)據(jù)、聲音和圖像信息流而設(shè)計(jì)的一種交換方式。它們使用現(xiàn)有設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)接口,信息流通過(guò)廣域網(wǎng)的傳送效率是最高的,特別是在幀中繼接口處開(kāi)始的動(dòng)態(tài)帶寬分配是通過(guò)信元中繼網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行的。幀中繼數(shù)據(jù)也能夠利可具有TDM復(fù)用功能,為多個(gè)用戶入網(wǎng)提供連接,復(fù)用時(shí)需留出部分容量供網(wǎng)絡(luò)管理控制使用。(3)為節(jié)約用戶接入線路,可采用基帶傳輸加TDM復(fù)用傳輸方式。這是在基帶傳輸?shù)幕A(chǔ)上(如64kB/s基帶)加上TDM復(fù)用為多個(gè)用戶入網(wǎng)的傳輸方式。(4)2B+D速率線路終接(LT)單元傳輸方式,可為多個(gè)用戶提供入網(wǎng)。(5)PCM數(shù)字線路傳輸方式。該方式可連到用戶的光纜與其他業(yè)務(wù)合用,占一路2048kB/s接入公用幀中繼網(wǎng)。目前,國(guó)際上有些網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)公司也以撥號(hào)接入幀中繼網(wǎng)的方式提供通過(guò)電話網(wǎng)交換電路。這種方式需要在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中加入特殊的處理模塊,技術(shù)較為復(fù)雜,在當(dāng)前只提供PVC業(yè)務(wù)的情況下應(yīng)用減少。將來(lái)提供SVC業(yè)務(wù)后,使用這種電路接入方式的用戶將有所增加。國(guó)外幀中繼網(wǎng)絡(luò)公司允許用戶接入速率一般最低為1200B/s,最高為2MB/s,某些生產(chǎn)廠商已能提供E3(34368kB/s)的接口。由于幀中繼業(yè)務(wù)自身的特點(diǎn),目前大部分用戶的接入速率都在56kB/s～2MB/s范圍內(nèi)。隨著業(yè)務(wù)發(fā)展幀中繼作為ATM的接入網(wǎng),用戶接入速率將大大提高。3.用戶接入方式用戶接入幀中繼網(wǎng)的主要形式有如下幾種:(1)局域網(wǎng)(LAN)接入LAN用戶一般通過(guò)路由器或網(wǎng)橋接入幀中繼網(wǎng),其路由器或網(wǎng)橋具有標(biāo)準(zhǔn)的UNI接口規(guī)程。當(dāng)LAN的服務(wù)器具有標(biāo)準(zhǔn)的UNI接口規(guī)程時(shí),LAN用戶可以通過(guò)服務(wù)器接入幀中繼網(wǎng)。LAN用戶也可通過(guò)其他幀中繼接入設(shè)備(如集中器、PAD、規(guī)程轉(zhuǎn)換器等)接入。(2)計(jì)算機(jī)接入這里計(jì)算機(jī)的概念既指一般的PC機(jī),也包括大型主機(jī)。大部分計(jì)算機(jī)是通過(guò)幀中繼接入設(shè)備,將非標(biāo)準(zhǔn)的接口規(guī)程轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的接口規(guī)程后,接入幀中繼網(wǎng)的。例如,若干臺(tái)PC機(jī)通過(guò)一個(gè)PAD接入,主機(jī)通過(guò)其前端處理機(jī)接入。如果計(jì)算機(jī)自身具有標(biāo)準(zhǔn)的UNI規(guī)程,也可作為幀中繼終端直接接入幀中繼網(wǎng)。(3)用戶幀中繼交換機(jī)接入公用幀中繼網(wǎng)用戶專用的幀中繼網(wǎng)接入公用幀中繼網(wǎng)時(shí),將專用網(wǎng)中的一臺(tái)