免费智能真题库 > 历年试卷 > 网络工程师 > 2012年下半年 网络工程师 上午试卷 综合知识
  第13题      
  知识点:   帧中继网   虚电路   帧中继
  关键词:   标识符   虚电路   帧中继        章/节:   数据通信基础       

 
下面用于表示帧中继虚电路标识符的是(13)。
 
 
  A.  CIR
 
  B.  LMI
 
  C.  DLCI
 
  D.  VPI
 
 
 

 
  第16题    2011年下半年  
   19%
E1信道的数据速率是(16),其中毎个话音信道的数据速率是(17)。
  第11题    2019年下半年  
   58%
传输信道频率范围为10MHz~16MHz,采用QPSK调制,支持的最大速率为( )Mbps。
  第13题    2014年上半年  
   35%
在地面上相距2000公里的两地之间通过电缆传输4000比特长的数据包,数据速率为64Kb/s,从开始发送到接收完成需要的时间为(13)。..
   知识点讲解    
   · 帧中继网    · 虚电路    · 帧中继
 
       帧中继网
               帧中继业务
               帧中继与X.25一样,也支持永久虚电路及交换虚电路。但是相对来说,PVC使用的比较多一点。用户可以在两个节点之间租用一条永久虚电路并通过该虚电路发送数据帧,其长度可达1600字节。用户也可以在多个节点之间通过租用多条永久虚电路进行通信。
               在帧中继的虚电路上可以提供不同的服务质量,服务质量参数有以下几个。
               .接入速率(AR):指DTE可获得的最大数据速率,用户接入网络接口的物理速率。
               .约定突发量(Bc):指在Tc时间间隔内允许用户发送的数据量。
               .超突发量(Be):指在Tc时间间隔内超过Bc部分的数据流量。
               .约定数据速率(CIR):指正常状态下的数据速率,取Tc内的平均值。
               .扩展数据速率(EIR):允许用户在CIR基础上额外传输的数据速率。
               .约定速率测量时间(Tc):指测量Bc。和Be的时间间隔。
               .信息字段最大长度:指每个帧中包含的信息字段的最大字节数,默认为1600字节。这些参数的关系有
               
               帧中继协议
               帧中继协议称为LAP-D(D信道链路接入规程),它比LAPB(平衡型链路接入规程)简单,省去了控制字段。帧中继的帧格式如下图所示。LAP-D帧头和帧尾都是一个字节的帧标志字段,编码为01111110,信息字段长度可变,1600是默认的最大长度。
               
               帧中继的帧格式
               由于LAP-D增加了拥塞控制功能,因此帧格式中FECN位、BECN位及DE位就显得比较重要。FECN位是向前拥塞比特位,该位为1表示在传送方向上出现了拥塞,该帧到达接收方后,接收方可据此调整发送方的数据速率。BECN位是向后拥塞比特位,该位为1表示在与传送相反的方向上出现了拥塞,该帧到达发送端后,发送方可据此调整发送数据速率。DE位是优先丢弃比特位,在网络发生拥塞时,DE位为1的帧被优先丢弃。
               固定虚电路
               PVC管理协议控制端到端的连接,通过属于带外信令的UI帧(无编号信息帧)传送,主要有以下3项功能。
               (1)周期地检查物理连接的完整性。
               (2)通知给定接口上PVC的生成、删除及是否存在。
               (3)通知PVC的状态和可利用性。
               PVC管理消息的格式如下图所示。可以看出,这种帧与SVC信令帧的区别是把I帧的控制字段换成了UI帧的控制字段,其他均相同。用于PVC管理的消息类型只有两种,即STATUS ENQUIRY和STATUS,分别用于查询和应答永久虚电路的状态信息。在消息类型后面的信息单元包含PVC的详细信息。可以有多个信息单元,每个信息单元对应一条PVC。
               
               PVC管理帧格式
               PVC管理协议以轮询方式工作。每隔一段时间进行一次查询和应答,可以使用3种应答方式。
               (1)单向信令。这是一种不平衡的信令机制。每隔一段时间(如轮询定时器T391=10s),由用户终端向网络发送STATUS ENQUIRY查询消息,网络用包含链路完整性的STATUS响应。每经过6次(即轮询计数器N391=6)询问,网络将包含所有PVC状态的消息送给用户终端,如下图所示。
               
               周期轮询
               (2)双向信令。这是一种平衡信令机制,用在网络与网络之间互相询问和应答,如下图所示。询问周期仍然是T391S,同时任一方每隔N391个周期后都可以请求一个全状态报告。
               
               双向轮询
               由于双方独立地询问,因此可以各自使用不同的T391N391参数。
               (3)异步更新信令。即异步发送PVC STATUS消息,其中只包含一条PVC的状态信息单元。由于这种消息不需要询问,因此不受询问周期的限制,可以及时报告PVC的状态。
               帧中继的应用
               帧中继标准已渐成熟,业务需求不断增加,目前已进入高速发展时期。帧中继可通过X.25更新软件实现,可在DDN上配置端口实现。在以ATM为主干的网络中,帧中继仍然可以作为良好的用户接入方式。
               目前的路由器都支持帧中继协议,帧中继上可承载流行的IP业务,IP加帧中继已经成了广域网应用的绝佳选择。近年来,帧中继上的话音传输技术(VOFR)也不断发展。
               帧中继远程联网的主要优点如下。
               .基于分组(帧)交换的透明传输,可提供面向连接的服务。
               .帧长可变,长度可达1600~4096B,可以承载各种局域网的数据帧。
               .数据速率可达2~45Mb/s。
               .既可以按需要提供带宽,也可以应付突发的数据传输。
               .没有流控和重传机制,开销很少,传输效率高。
               帧中继可以有效地处理突发性数据,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,因此允许用户的数据速率在一定范围内变化。但它不适于对延迟较敏感的应用(如音频、视频),因为无法保证可靠提交。
 
       虚电路
        为了弥补报文分组交换方式的不足,减轻目的节点对报文分组进行重组的负担,引进虚电路(Virtual Circuit)服务。为了进行数据传输,在发送者和接收者之间首先要建立一条逻辑电路,以后的数据就按照相同的路径进行传送,直到通信完毕后该通路被拆除。在一条物理通路上可以建立多条逻辑通路,一对用户之间通信,占用其中一条逻辑通路。虚电路可以包括各段不相同的实际电路,经过若干中间节点的交换机或通信处理机制连接起来的逻辑通路构成。它是一条物理链路,在逻辑上复用为多条逻辑信道。虚电路一经建立就要赋予虚电路号,反映信息的传输通道。这样报文分组中就不必再注明全部地址,相应的缩短了信息量,每个报文分组的虚电路可以各不相同。有两种建立虚电路的方法:
        (1)交换虚电路。交换虚电路的建立像打电话一样,按主叫用户的要求临时在两个(主、被叫)客户之间建立虚电路。使用这种方式通信的客户,一次完整的通信过程分为3个阶段:呼叫建立、数据传送和拆线阶段。它适用于数据传送量小、随机性强的场合。
        (2)永久虚电路。这种方式如同租用专线一样,在两个客户之间建立固定的通路。它的建立由网络管理中心预先根据客户需求而设定,因此在客户使用中,只有数据传送阶段,而无呼叫建立和拆线阶段。
        下表列出了虚电路和数据报之间的不同。
        
        虚电路和数据报服务比较
 
       帧中继
        帧中继是在X.25协议的基础上发展起来的面向可变长度帧的数据传输技术。通信的数字化提高了网路的可靠性和终端设备的智能化程度,使数据传输的差错率降低到可以忽略不计的地步。帧中继正是利用现代通信网的这一优点,以帧为单位在网络上传输,并将流量控制、纠错等功能全部交由智能终端设备处理的一种高速网络接口技术。
               帧中继的特点
               取消了流量与差错控制:帧中继对协议进行了简化,取消了第3层的流量与差错控制,仅有端到端的流量与差错控制,且这部分功能由高层协议来完成。
               取消了第3层的协议处理:将第3层的复用与交换功能移到了第2层,需要指出的是帧中继在数据传送阶段的协议只有两层。对交换虚电路(Switching Virtual Circuit,SVC)方式而言,在呼叫建立与释放阶段的协议有3层,其第3层为呼叫信令控制协议。目前世界上所应用的帧中继网均为固定虚电路(Permanent Virtual Circuit,PVC)方式,采用固定路由表,并不存在呼叫的建立与释放过程。
               采用“带外信令”:X.25在通信建立后,通信过程中所需的某些控制、管理功能由控制数据分组传送。控制数据分组和信息数据分组具有相同的逻辑信道号,故可称为“带内信令”。而帧中继单独指定一条数据链路,专门用于传送信令,故可称为“带外信令”。
               利用链路帧的拥塞通知位进行拥塞管理:帧中继没有流量控制功能,对用户发送的数据量不做强制,以满足用户传送突发数据的要求。这样有可能造成网络的拥塞,帧中继对拥塞的处理是通过链路帧的拥塞通知位,通知始发用户降低数据发送速率或暂停发送。
               采用带宽管理机制:由于帧中继采用了非强制性的拥塞管理,为防止网络过度拥塞,以及防止某一用户大量地发送数据而影响对其他用户的服务质量,帧中继对用户使用的带宽进行了一定的控制。
               帧中继的带宽管理
               帧中继网络通过为用户分配带宽控制参数,对每条虚电路上传送的用户信息进行监视和控制,实施带宽管理,以合理地利用带宽资源。
               (1)虚电路带宽控制。帧中继网络为每个用户分配三个带宽控制参数BcBe和CIR。同时,每隔Tc时间间隔对虚电路上的数据流量进行监视和控制。Tc值是通过计算得到的,Tc=Bc/CIR。CIR是网络与用户约定的用户信息传送速率。如果用户以小于或等于CIR的速率传送信息,正常情况下,应保证这部分信息的传送。Bc是网络允许用户在Tc时间间隔传送的数据量,Be是网络允许用户在Tc时间间隔内传送的超过Bc的数据量。
               (2)网络容量配置。在网络运行初期,网络运营部门为保证CIR范围内用户数据信息的传送,在提供可靠服务的基础上积累网管经验,使中继线容量等于经过该中继线的所有PVC的CIR之和,为用户提供充裕的数据带宽,以防止拥塞的发生。同时,还可以多提供一些CIR为0的虚电路业务,充分利用帧中继动态分配带宽资源的特点,降低维护通信费用,以吸引更多用户。
               随着用户数量的增加和经验的积累,在运营过程中,可逐步增加PVC数量,以保证网络资源的充分利用。同时,CIR为0的业务应尽量提供给那些利用空闲时间(如夜间)进行通信的用户,对要求较高的用户应尽量提供有一定CIR值的业务,以防止因发生阻塞而造成用户信息的丢失。
               帧中继标准
               制定帧中继标准的国际组织主要有ITU-T、ANSI和帧中继论坛(FR Forum),这3个组织目前已制定了一系列帧中继标准。
                      ITU-T标准
                      .I.122帧中继承载业务框架;
                      .I.233帧方式承载业务;
                      .I.370帧中继承载业务的拥塞管理;
                      .I.372帧中继承载业务的网络——网络间接口(NNI)要求;
                      .I.555帧中继承载业务的互通;
                      .I.655帧中继网络管理;
                      .Q.922用于帧方式承载业务的ISDN数据链路层技术规范;
                      .Q.933 1号数字用户信令(DSS1)帧模式基本呼叫控制的信令规范;
                      .X.36通过专线线路提供FRDTS的数据终端设备(DTE)和数据电路终端设备(DCE)的接口;
                      .X.76提供FRDTS的公用数据网网间接口;
                      .X.144国际帧中继PVC业务数据网络用户信息传送性能参数。
                      ANSI标准
                      .T1S1结构框架与业务描述;
                      .T1.620 ISDN数据链路层信令规范;
                      .T1.606帧中继承载业务描述;
                      .T1.617帧中继承载业务的信令规范;
                      .T1.618用于帧中继承载业务的帧协议核心部分。
                      帧中继论坛标准
                      .FRF.1用户—网络接口实施协议;
                      .FRF.2网络—网络接口实施协议;
                      .FRF.3多协议包封实施协议;
                      .FRF.4SVC用户—网络接口实施协议;
                      .FRF.5帧中继与ATM PVC网络互通实施协议;
                      .FRF.6帧中继业务用户网络管理实施协议;
                      .FRF.7帧中继PVC广播业务和协议描述实施协议;
                      .FRF.8帧中继与ATM业务互通实施协议。
               帧中继协议
               帧中继的协议主要有数据链路层帧方式接入协议(Link Access Procedures to Frame Mode Bearer Services,LAPF)和数据链路层核心协议。
                      LAPF
                      LAPF是帧方式承载业务的数据链路层协议和规程,包含在ITU-T标准Q.922中。LAPF的作用是在ISDN用户—网络接口的B、D或H通路上为帧方式承载业务,在用户平面上的数据链路业务用户之间传递数据链路层业务数据单元。
                      LAPF使用I.430和I.431支持的物理层服务,并允许在ISDN B/D/H通路上统计复用多个帧方式承载连接。LAPF也可以使用其他类型接口支持的物理层服务。
                      LAPF的一个子集,对应于数据链路层核心子层,用来支持帧中继承载业务。这个子集称为数据链路核心协议。LAPF的其余部分称为数据链路控制协议。
                      LAPF提供两种信息传送方式,分别为非确认信息传送方式和确认信息传送方式。
                      LAPF的帧由5种字段组成,分别为标志字段F、地址字段A、控制字段C、信息字段I和帧检验序列字段FCS,如下图所示。
                      
                      LAPF帧结构
                      标志字段F是一个特殊的八位数据01111110,它的作用是标志帧的开始和结束。在地址字段之前的标志为开始标志,在FCS字段之后的标志为结束标志。
                      地址字段A的主要用途是区分同一通路上多个数据链路连接,以便实现帧的复用/分路。地址字段的长度一般为2字节,必要时最多可扩展到4字节。地址字段通常包括地址字段扩展位EA,命令/响应指示C/R,帧可丢失指示位DE,前向显式拥塞位FECN,后向显示拥塞位BECN,数据链路连接标识符DLCI和DLCI扩展/控制知识位D/C等7个组成部分。
                      控制字段C分3种类型的帧:信息帧(I帧)用来传送用户数据,但在传送数据的同时,I帧还捎带传送流量控制和差错控制信息,以保证用户数据的正确传送;监视帧(S帧)专门用来传送控制信息,当流量和差错控制信息没有I帧可以“搭乘”时,需要用S帧来传送;无编号帧(U帧)有两个用途:传送链路控制信息及按非确认方式传送用户数据。
                      信息字段I包含的是用户数据,可以是任意的位序列,它的长度必须是整数字节,LAPF信息字节的最大默认长度为260字节,网络应能支持协商的信息字段的最大字节数至少为1598,用来支持例如LAN互联之类的应用,以尽量减少用户设备分段和重装用户数据的需要。
                      FCS是一个16位的序列。具有很强的检错能力,能检测出在任何位置上的3个以内的错误、所有的奇数个错误、16位之内的连续错误及大部分的大量突发错误。
                      LAPF的帧交换过程是对等实体之间在D/B/H通路或其他类型物理通路上传送和交换信息的过程,进行交换的帧有I帧、S帧和U帧。
                      采用非确认信息传送方式时,LAPF的工作方式十分简单,用到的帧只有一种,即无编号信号帧UI。UI帧的I段包含了用户发送的数据,UI帧到达接收端后,LAPF实体按FCS字段的内容检查传输错误,如没有错误,则将I字段的内容送到第3层实体,如有错误,则将该帧丢弃,但不论接收是否正确,接收端都不给发送端任何回答。
                      采用确认信息传送方式时,LAPF的帧交换分为3个阶段,分别为连接建立、数据传送和连接释放。
                      数据链路层核心协议
                      帧中继承载业务使用Q.922协议的“核心”协议作为数据链路层协议,并透明地传递DL-CORE服务用户数据。
                      在帧中继接口,数据链路层传输的帧由4种字段组成,分别为标志字段F、地址字段A、信息字段I和帧校验序列字段FCS,如下图所示。
                      
                      数据链路层传输的帧结构
                      .标志字段F与LAPF标志字段一样;
                      .地址字段A与LAPF地址字段基本相同,只是不使用地址字段中的C/R位;
                      .信息字段I与LAPF的I字段一样;
                      .帧校验序列字段FCS与LAPF帧结构中的FCS字段一样。
                      数据链路层核心业务的数据传送功能是通过原语的形式来描述的。只使用一种原语类型DL-CORE-DATA,用来允许核心业务用户之间传送核心用户数据。数据传送业务不证实服务,因此只有DL-CORE-DATA请求和DL-CORE-DATA指示两种原语可供使用。
                      DL-CORE子层实体与其他实体之间的通信是通过原语来实现的。
                      在永久帧中继承载连接的情况下,与DL-CORE协议操作有关的信息均由DL-CORE层管理实体负责维护。对于即时的(On-Demand)帧中继承载连接,建立和释放DL-CORE连接均由第三层来实现。与DL-CORE协议操作有关的信息均通过第三层管理和DL-CORE子层管理之间进行协调来管理。
                      帧中继的寻址功能
                      帧中继采用统计复用技术,以虚电路机制为每一帧提供地址信息,每一条线路和每一个物理端口可容纳许多虚电路,用户之间通过虚电路进行连接。在每一帧的帧头中都包含虚电路号,即数据链路连接标识符(Data Link Connection Identifier,DLCI),这是每一帧的地址信息。目前帧中继网只提供PVC业务,每一个结点机中都存在PVC路由表,当帧进入网络时,结点机通过DLCI值识别帧的去向。DLCI只具有本地意义,它并非指终点的地址,而只是识别用户与网络间及网络与网络间的逻辑连接(虚电路段)。
                      帧中继的虚电路是由多段DLCI的逻辑连接链接而构成的端到端的逻辑链路。当用户数据信息被封装在帧中进入结点机后,首先识别帧头中的DLCI,然后在PVC路由表中找出对应的下段PVC的号码DLCI,从而将帧准确地送往下一结点机。
               帧中继用户接入
               用户和网络之间的接口称为UNI,在用户网络接口的用户侧是帧中继接入设备,用于将本地用户设备接入到帧中继网。
               帧中继接入设备可以是标准的帧中继终端、帧中继装/拆设备,以及提供LAN接入的网桥或路由器等。在UNI网络侧的是帧中继网络设备,帧中继网络设备可以是电路交换的,也可以是帧交换的或是信元交换的。
               用户接入规程是指帧中继接入设备接入到帧中继网络设备应具有的或实现的规程协议。对于用户接入规程,ITU-T、ANSI和帧中继论坛各自制订了有关UNI的标准,如下表所示。用户设备接入帧中继时,应符合其中之一的要求,并与帧中继网络设备支持的标准相兼容。由于这3种标准之间差别并不大,大多数生产厂商都支持这些标准。
               
               FRUNI的相关标准
               用户接入规程主要包括以下几部分内容。
               (1)物理层接口规程。用户设备与帧中继网之间的物理层接口,通常提供下列之一的接口规程。
               .X系列接口,如X.21接口等;
               .V系列接口,如V.35,V.36,V.10,V.11,V.24接口等;
               .G系列接口,如G.703,速率可为2Mb/s、8Mb/s、34Mb/s或155Mb/s等;
               .I系列接口,如支持ISDN基本速率接入的I.430接口和支持ISDN基群速率接入的I.431接口等。
               (2)数据链路传输控制。用户接入规程必须支持Q.922附件A规定的帧中继数据链路层协议,包括帧中继帧结构、地址格式、寻址方式及传输方面的规定。
               (3)SVC信令。对于支持帧中继SVC业务的用户设备,其接入规程必须提供帧中继交换虚电路控制使用的信令,该信令在ITU-TQ.933标准中规定。
               (4)业务参数和服务质量。帧中继承载业务的服务质量由以下一些参数来表示:吞吐量、接入速率(AR)、承诺信息速率(CIR)、承诺突发尺寸(Bc)、超过的突发尺寸(Be)、承诺时间间隔(Tc)、中转时延(Transit Delay),以及一些误传、丢失、失步、错帧数等参数。AR也等效于端口速率,对一条虚连接,CIR是在正常网络条件下网络向用户承诺的数据吞吐量,Be是在Tc时间内,网络试图转发高于Bc的最大允许,但并非承诺的数据量。网络通过确定上述参数对全网的带宽进行控制和管理。在UNI,服务质量参数值管理根据帧中继连接方式(PVC和SVC)的不同而不同。对于PVC来说,用户在申请入网时,需与网络运营者共同协商,确定上述参数。此外,还应协调丢帧率、帧长度、DLCI等参数。对于SVC来说,上述这些参数及丢帧率、帧长度等应在呼叫建立阶段在UNI处交换,或使用默认值。
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