幀中繼接入ATM網絡的兩種方式

2019-11-03 10:21:07

字體：大中小

來源：轉載

供稿：網友

王喜成（新疆烏魯木齊69026部隊烏魯木齊830002）　　摘要幀中繼（FR）網絡在軍隊信息化建設中發揮過重要作用。隨著用戶需求的不斷增加，FR網絡暴露出的問題越來越多。ATM技術有很多優點，且能輕易地運行在155Mbit/s以上。如何將FR網絡接入寬帶網，本文給出兩種接入方式。

　　關鍵詞幀中繼 ATM 網絡互通業務互通

1 FR與ATM的特點

　　幀中繼（FR，Frame Relay）是一種快速分組交換技術，它來源于X.25和ISDN，是對X.25的揚棄并吸收了ISDN的D信道訪問規程的核心。在OSI中，它位于第一層和第二層的核心部分。FR具有以下三個特點：一是簡捷性，FR簡化了分組交換協議，沒有網絡層，將差錯控制功能留給智能終端完成，若傳輸中出現差錯，則簡單地丟棄數據幀。另外路由選擇及流量控制由數據鏈路層承擔。由于交換機負載大大減輕，使FR傳輸速度最高達到45Mbit/s，而且結點時延降到2ms以下。二是高效性，FR結點不執行差錯控制并簡化了結點機之間的確認方式。結點不需要保存待重發的信息，信息幀在網絡中直接通過，將更多的帶寬留給用戶信息。三是經濟性，FR有幾個重要的帶寬參數，如CIR、Be、Tc等，當用戶傳送速率不高于CIR時，網絡保證數據的正確、可靠傳送，當網絡資源富裕時，網絡允許用戶數據突發至Be，而只需付預定帶寬的費用。

　　ATM作為寬帶綜合業務數字網（B-ISDN）的核心，具備現有網絡無法比擬的優點。首先是融合多種業務，不僅能有效傳輸數據，也可以應用到話音、圖像等實時業務。二是先進的業務量控制機制，保證網絡可靠、穩定地運行，預先防止擁塞的發生。三是良好的網絡性能，具有流量工程和QoS功能，滿足各種不同的應用要求。

　　由于幀中繼自身協議的限制，其傳輸速率跨越45Mbit/s以上，存在很大問題，而ATM技術則能很輕易地運行在155Mbit/s以上，更高的速率對ATM而言也不構成挑戰。為保護現有幀中繼網絡的投資（比如軍事訓練網等），并實現幀中繼網絡的平滑提速，就需要在幀中繼網絡上采用ATM技術，因此也就自然而然地提出了網絡互通的要求。

2 幀中繼與ATM的網絡互通

　　FR與寬帶網絡的互通有兩種模型：一種是網絡互通，它實現幀中繼業務通過寬帶網的透明傳輸。為解決FR數據在寬帶網絡中的透明傳輸，ITU-T發布了I.555建議，FR論壇發布了FRF.5建議，兩個標準基本上是一致的，即在ATM網絡上應采用FR業務接入的互通功能單元（IWF），它邏輯上可分為兩部分：一部分運行FR協議，另一部分運行ATM協議。

　　在FR與ATM網絡互通中，ATM的通信連接相當于一條數據專線，并提供了高帶寬的中繼能力。其中最重要的功能單元是IWF，它主要完成的功能有：（1）FR與ATM業務功能的互聯，包括①在FR-SSCS（幀中繼特定業務會聚子層）和Q.922核心層之間透明地傳送協議數據單元（PDU）的信息字段。②通過原語中的參數交換從互聯協議（Q.922和FR-SSCS）的頭部得到的協議控制信息（PCI），并對這些參數中包含的每個互聯協議的PDU頭部進行處理。（2）實現FR網絡中DLCI與ATM網絡中VPI/VCI的映射，具體可選擇一一映射，即一條幀中繼PVC映射為一條ATM PVC，或多對一映射，即多條幀中繼PVC復用在一條ATM PVC上。（3）實現Q.922核心，FR-SSCS與AAL5公共部分會聚子層（CPCS）之間的參數映射功能。具體包括：①丟棄許可比特（DE）和信元丟棄優先級（CLP）之間的映射，應完成FR到ATM方向和ATM到FR方向的雙向映射功能。②擁塞指示映射功能：因為幀中繼和FR-SSCS PDU支持兩種擁塞指示FECN、BECN，而ATM信元僅支持一個擁擠指示FECI。所以建議中規定用FECN與FECI對應，而BECN僅僅在幀中繼和FR-SSCS PDU中作處理。

　　FR與ATM網絡互通中需要注意的是：（1）網絡互通包括FR設備到FR設備以及FR設備到ATM設備的互通。（2）ATM連接的端設備可分為三種：FR設備、FR網絡和執行FR業務的ATM設備。FR設備和FR網絡處理的是幀業務，ATM網絡處理的是信元，IWF只需實現FR幀與信元間的轉換。（3）DLCI與VPI/VCI的映射可采用一一映射，也可采用多對一映射。

3 幀中繼與ATM的業務互通

　　FR與寬帶網絡互通的另一種方式為業務互通。當一個幀中繼業務用戶與一個ATM業務用戶交互工作，而他們的設備并不能完成另一用戶業務的特定交互功能時，就產生了業務互通。即ATM用戶直接和幀中繼用戶建立通信連接。這種方式將幀中繼技術和ATM技術融合在一起，既提供幀中繼業務，又可以同時提供其他業務。

　　從協議棧中可看出，業務互通的IWF中FR-SSCS子層是空的，即CPCS子層承載的不再是幀中繼格式，而是ATM上的某種特定的協議類型，所以在IWF中需要協議類型的轉換。另外用作流控和路由的各參數域也需作相應的映射。B-CPE收到一FR幀后，首先將其幀頭和信息域分開，而并不裝填到CPCS SDU中，信息域尚需作進一步的處理，找出它的協議類型，并據此規范轉換成對應的ATM中的協議類型，然后才裝入CPCS SDU ；反過來，當收到一CPCS SDU時，同樣也需從CPCS SDU中找出它的協議類型，并轉換成對應的FR幀的協議類型，填到幀中繼幀的信息域，幀頭通過接收到的各參數作轉換而得到。由于FR用戶可以和ATM用戶建立通信連接，所以可以簡單地將FR與ATM的業務互通視為一種協議轉換器，承載FR用戶數據的PVC通過FR網絡后，在IWF中被轉換為ATM PVC，幀中繼PVC信令則被轉換為ATM的OAM信元。

　　需要注意的是：（1）在業務互通轉換過程中FR的DLCI與ATM的VPI/VCI只能是一一對應的。（2）業務互通中ATM連接的是兩種不同的端設備，一端為ATM設備，另一端為幀中繼設備，為保證兩者的互操作性，在IWF上不僅要完成幀中繼幀與信元的格式轉換，還必須實現它們之間的協議轉換。

4 兩種互通方式的比較

　　在兩種互通方式中，IWF可以獨立于幀中繼和ATM交換機單獨設置，但更多情況下則是作為一個模塊置于路由交換機中。對于已建立幀中繼網的運營商來說，采用ATM作為中繼傳送網，可以提高中繼速率，保護現有投資，同時可以更加經濟合理地利用帶寬資源。但幀中繼與ATM互通的最佳方式還是業務互通，因為FR可以充分利用ATM技術的優勢，達到提高中繼利用率，減小時延，優化網絡業務量管理，減少網絡阻塞等目的。

----《中國數據通信》