近十年来,国内信息网络的发展对通信基础设施提出了越来越高的要求。各种网络
接入技术越来越受到人们的重视。网络接入大致上可分为网络接入和单机接入两类。许
多技术如DDN,xDSL,56K,帧中继,微波,卫星通信等都成为人们的关注对象。我们将
从用户应用的角度上陆续介绍这些技术和相关情况。本文介绍帧中继技术。
一、帧中继概述
帧中继是作网络互联(如INTERNET连接)的有效手段。它是由ANSI和CCITT标准化
组织定义的、面向连接的数据链路层接口协议,它能为突发业务流量提供高性能价格优
势,即其链路带宽可以根据需要调整。帧中继的优点包括:
- 帧中继工作在ISO第二层,独立于高层应用协议,即帧中继能支持任何高层协议;
- 帧中继可提供一种能支持多个虚电路的物理接口,用户不需要采用多个线路接口
卡和专线,即可访问所有接入帧中继网络的远端客户设备;
帧中继是由X.25发展而来的快速分组交换技术,但其性能高于X.25。帧中继的形成
原因是:
- 由于用户终端的处理能力和智能化越来越高,特别是光纤的引入使得物理传输媒
介的质量越来越好,在分段链路上提供纠错、反馈重传和重排序等一些既费时又
复杂的服务越来越显得毫无必要;
- 对网络速率的要求越来越高,因而放弃了X.25在数据链路上的许多重复功能可以
使网络处理速度明显提高。
虽然帧中继不象ATM那样具有发展魅力,也不象ISDN那样用途多样,甚至还没有自
己正式的英文字母缩写,但正是由于它具有的以上优势,使得帧中继逐渐把ISDN赶入单
一的通信领域,甚至延缓了ATM技术的具体实施,成为寻求便宜且有效的远距离多点数
据传输的用户最佳选择。
采用帧中继可以灵活地构成完全的网状数据网络,节省建网费用。比如对N个单
位,若采用专线组成全网结构,需N*(N-1)/2条专线;而采用帧中继只需要N条帧中继线
路。专线每增加一个点需增加N条专线,拓扑结构变化使得用户网络管理难度大大增加
(随接入数的平方增加);而采用帧中继只需增加一个接入点,网络管理难度随接入数线
性增加。
帧中继可应用于Internet互联网接入,其特点为:
1、具有成熟的国际标准。
- ITU-T 国际电联:如CCITT I.122 I.431 Q.922 Q.931等;
- ANSI 美国国家标准化协会: 如T1.606-1990 TISI/90-24(T1.6ca)等;
- FR Forum 帧中继论坛。
2、协议简单。
- 帧中继是以简化方式交换和传输数据单元;
- 在帧中继网络内部不进行差错检测和纠正;
- 简单的网络拥塞管理。
3、传输速率高。
- 帧中继传输带宽可达到64Kbps至34Mbps,典型速率为N×64Kbps至2Mbps.
4、突发传送。
- 可允许用户数据按需占用带宽;
- 突发数据传输速率最高可达接入信道速率;
5、支持CIR。
- CIR(Confirmed Information Rate)承诺信息速率;即帧中继网络分配给用户的最小数据传输速率。
6、提供PVC永久虚电路和SVC交换虚电路两种虚电路。
7、兼容ATM技术并支持多种协议。
- 帧中继可以作为ATM网络的数据接入,经适配后帧中继网可与ATM网互联;
- 帧中继与路由器连接可支持多种协议,如以太网和令牌环等。
二、帧中继提供的业务
在ATM或其它高速技术达到实用之前,帧中继是目前较好的临时解决方法,ATM论坛
和帧中继论坛都在争取制定协议使得两者可以共存于一个网络中;用户可以在网络内部
使用ATM传输模式,远程连接时仍然使用帧中继。迄今,对大部分用户而言,帧中继可
提供他们所需的全部带宽,帧中继网络主要应用有:
1、支持局域网互联;
2、将局域网连入广域网如INTERNET;
3、建立虚拟专用网;
4、ATM网络的数据业务接入。
X.25分组交换、租用专线和帧中继各有特点。下表是帧中继业务、X.25业务和租用专线业务的比较。
三、国内帧中继现况
帧中继业务涉及邮电部门的计算机联网和数据通信的两大基础网络,即中国公用分
组交换数据网(CHINAPAC)和中国公用数字数据网(CHINADDN)。
CHINAPAC由国家骨干网和各省(区、市)的省内网组成。帧中继是CHINAPAC其中一个
主要业务。
扩容后的CHINAPAC将采用信元交换与分组交换于一体的新型交换机,网络中继速率
升至34Mbps,甚至150Mbps,处理能力可达到1.6Gbps,以提供更为灵活的宽带业务,如
帧中继业务的传输速率可达到2Mbps。用户采用帧中继业务时一般使用DDN专线接入
CHINAPAC帧中继业务网。
我国的一些单位如地方建设银行已将帧中继网络作为局域网互联的方式。
帧中继业务的资费与一系列参数(如接入线速率、距离和承诺信息速率CIR等因素)
有关。在国内,对使用国内帧中继业务的用户,费用包括:
一次性收费 + 端口月租费
端口月租费按相应专线租费的60%计算;而对使用国际帧中继业务的用户,费用为:
一次性收费 + 接入专线月租费 + 端口月租费 + PVC月租费
自1998年1月1日起,邮电部除将其国内国际专线租费下调20-30%外,也将其国际
帧中继业务的费用下调30%。通常帧中继业务费用要低于租用专线的费用,降低程度视
用户选择的CIR速率而定。
四、选择帧中继业务时注意事项
帧中继标准只定义了用户设备与广域网之间的接口。而在广域网内部,每个厂商自
行决定基于任何交换结构的帧中继方案。每种实施方案都会产生不同的业务的质量特性。
一般在使用帧中继服务时,除CIR之外,需注意低时延和高可靠性,这样才能获得
最大应用性能。
1、低时延
时延是指发送帧通过网络到达远程用户设备所用的时间。当网络时延增大时性能会下
降;尤其是对于敏感协议(如SNA和DECNET)、帧发送后必须等待确认的协议(Novell
IPX/SPX),以及利用短交易式的应用。
一般而言,象IPX/SPX这样的LAN协议在往返时延超过100毫秒时就会给您制造麻烦。PVC
的CIR越高,越是对时延敏感,因为时延可以限制吞吐量,以致较高的CIR不具优势。对
于一个200毫秒往返时延的IPX/SPX网络,时延将把数据传输速率限制在80Kbps左右(实
际上,许多网络环境将受限于23Kbps左右),此时即使您购买超过80Kbps(或23Kbps)的
CIR也只是在浪费钱财。
2、可靠性
在给定时延条件下,吞吐量随着网络的可靠性变化而变化。丢失帧而产生的可靠性问题
对所有应用和协议都有严重的影响,超时重发将大大降低吞吐量和响应时间,对采用滑
动确认窗口的协议也有严重影响。
3、公平性
公平性涉及到以下两个方面。首先,一个虚电路不应使其性能下降到低于CIR,或因为
另一个虚电路在超负荷传输而引起时延增加。第二,当网络中存在空余带宽时,应能按
照约定的CIR比例重新分配给所有运行中的虚电路。如果两个用户均有运行中的虚电
路,那么购买512Kbps CIR的用户所获得的空余带宽应当按比例远远大于购买9.6Kbps
CIR的用户。
值得一提的是,帧中继虽然具有简单和经济等优点,但它仍然存在许多不足之处:
- 对传送的用户信息,没有足够的优先等级;时延较大且存在时延波动变化;
- 中继利用率不高;最高传输速率有限;不适合实时业务;业务量控制机制被动
等。但ATM或其它高速协议的特点能弥补帧中继的以上不足。也许帧中继与ATM的
结合会是计算机广域网的一种模式。
五、帧中继的发展和应用前景
目前,帧中继网络在全球已遍布30多个国际和地区,用户数平均每年以约300%的
速度增长,同时获得了可观的业务收入。美国是帧中继业务应用最广、发展速度最快的
国家,其主要电信运营公司,如AT&T、MCI、Sprint以及地方贝尔电信运营公司都纷纷
提出了各具特色的帧中继业务。
欧洲是在北美推出帧中继业务一年后开始发展帧中继业务的。北欧的芬兰、丹麦、
瑞典、挪威、英国等国家在90年代建立了北欧帧中继网NORDFRAME。
近年来亚太地区各国也开始建设和发展帧中继业务,并且考虑与其它国家的帧中继
网络互联。迄今已提供帧中继业务的国家和地区有:中国、日本、澳大利亚、新西兰、
韩国、香港、新加坡和马来西亚等。
美国1995年帧中继业务达到5.56亿美元,增长率为198.9%;欧洲1994至1995增长率为
172.8%;全球营业收入1996年达到12.8亿美元,有专家预测,帧中继业务的收入将从
1996年的12.8亿美元上升到1999年的81.5亿美元,设备销售在同时间段内将上升到30亿
美元,总收入可达112亿美元。1996年帧中继业务收入首次超过了设备销售收入,这表
明帧中继业务已发展成为一种不容忽视的主流业务。
对于用户来说,是否采用帧中继方式作单位远程网络互联或作INTERNET接入,要取决于电信部门在当地和对方连接点是否提供该项服务。用户要根据上述帧中继特点、本单位
的联网要求、以及联网经费的情况,判断帧中继业务是否可满足需要。当然,电信部门
对帧中继发展所采取的态度也左右着用户的联网方式抉择。
清华大学CERNET网络中心 周宜新、有悦