如何利用幀中繼專線構建企業信息網

2019-11-04 22:36:59

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　　幀中繼技術是在分組技術、數字與光纖傳輸技術、計算機技術的日益成熟條件下發展起來的。它僅完成OSI物理層、鏈路層和核心層的功能，流量控制、糾錯等功能改由智能終端完成。這大大簡化了節點機之間的協議，提高了線路帶寬的利用率。幀中繼主要應用在：局域網（LAN）互聯、高清楚度圖像業務；寬帶可視電話業務和Internet連接業務等。
　　
　　幀中繼業務是一種數據包業務，它包括物理部分和邏輯部分。物理部分包括FRADs（Frame Relay Assemblers Disassemblers）、接入電路和幀中繼端口。一種幀中繼用戶接入電路如圖1所示。
　　
　　電路的邏輯部分包括PVC（永久虛電路），其帶寬控制通過CIR（承諾的信息速率）、Bc（承諾的突發大小）和Be（超過的突發大小）3個參數（COS參數）設定完成。Tc（承諾時間間隔）和EIR（超過的信息速率）與此3個參數的關系是：
　　
　　Tc=Bc/CIR EIR=Be/Tc
　　
　　路由器和幀中繼網絡之間通過周期性的消息互通確認鏈接。這方面目前有3種工業標準：Q.933 Annex A（ITU）、T1.617 Annex D（ANSI）和LMI（幀中繼論壇）。幀中繼節點機和路由器的鏈接治理協議設為LMI。
　　
　　幀中繼專線組網的考慮要素
　　
　　經過近幾年的發展，中國電信已經在全國絕大部分重要城鎮建立了幀中繼網節點，并與國際幀中繼網以及各地Internet（163）網實現了互聯。和其他廣域網通信手段相比，通過幀中繼網實現異地網絡互連，具有可靠性高、協議透明傳輸、高速廉價的優點。因此，幀中繼是目前企業建設信息網最有效的通信方式。
　　
　　企業假如希望利用幀中繼專線組網，則應該主要考慮如下幾個要素。
　　
　　數據傳輸性能
　　
　　COS參數的設置必須充分考慮傳輸的性能。在最壞的情況下，數據將以CIR的速率傳送；在最好在情況下，數據將以CIR+EIR的速率傳送。
　　
　　端到端延時性能
　　
　　端到端的延時是指數據通過幀中繼網絡從一端傳送到另外一端的延時時間。數據通過幀中繼網的延時由串行延時、隊列延時、電路交換延時和包交換延時組成。但主要延時是串行延時和隊列延時，其計算公式如下：
　　
　　Ds（串形延時）：在鏈路上傳輸包的時間，由鏈路帶寬決定。
　　
　　Dq（隊列延時）：包在傳輸前于緩沖區內等待的時間。
　　
　　Ds=幀的大小（bit）/鏈接帶寬（bit/s）
　　
　　Dq=安排的緩沖區大小/外出的帶寬
　　
　　統計復用
　　
　　幀中繼的優勢在于統計復用。和DDN線路相對比，一個數據流的各個PVC之CIR+EIR的和與DDN線路速率的比定義為線路增益。這個增益就表現了幀中繼的優勢。在保證服務質量的前提下，該增益可以達到3：1的比例，有時也可以達到7：1，甚至10：1的比例。
　　
　　用戶接入端口速率
　　
　　端口速率決定了CIR+EIR的最大值。從傳輸速率上考慮，實際可以得到的最大信息率是端口速率和CIR+EIR值兩者之間較小的一個。有些電信運營商不充許統計增益（即（CIR+EIR）與CIR的比值）超過2。企業要想得到價廉物美的服務，則當一個物理端口只有一條PVC時，可以申請端口的速率為2倍的CIR。
　　
　　構建企業信息網實例
　　
　　某生產企業由總部和A、B、C、D四個分部組成，總部和分部位于不同地點，分部的各種生產、治理信息都要通過總部獲得。例如，通過客戶/服務器（C/S）的客戶機方式訪問總部的數據庫。
　　
　　企業內部信息網建設
　　
　　企業建立如圖2所示的PVC即可實現分部到總部的訪問。假如各個分部之間通信量少，則可以通過路由器轉發包實現互通；假如分部之間的通信量大，則可以增加一條PVC實現兩點直接通信，構成半網狀結構。無論拓樸結構是半網狀還是全網狀，各部僅需租用一個物理端口，PVC的增加、刪除和改變均通過電信企業在幀中繼網管軟件上進行操作就可以實現。
　　
　　確定拓樸結構后，企業應根據自身對通信部分的性能要求確定網絡參數（忽略幀中繼網內部帶寬、交換以及延遲的影響）。幀中繼專線將總部、分部連接起來，使得整個企業內部網如同在一個局域網內。但是，數據通過幀中繼專線的速率遠小于本地局域網內部的數據傳送速率，因此，企業需要結合企業網對通信性能的要求綜合考慮網絡參數。
　　
　　數據傳輸性能
　　
　　某個分部的計算機通過幀中繼網絡傳送大的數據塊文件，如數據備份、圖像傳輸。網絡性能參數計算如下。
　　
　　這里假定文件大小為1M，文件打包成TCP/ip數據包（5%開銷）傳送的進間為：
　　
　　網絡較忙情況下：
　　
　　Tworst=（文件大小+協議打包開銷）bits/CIR（bit/s）
　　
　　取CIR=64000bit/s
　　
　　Tworst=（1+1×5%）×8×1000000(bit)/64000(bit/s =2分11秒
　　
　　最好情況下（更現實的情況）：
　　
　　Tbest=（文件大小+協議開銷）bits/ (CIR+EIR)bit/s
　　
　　取CIR=EIR=64000bit/s
　　
　　Tworst=(1+1×5%)×8×1000000(bit)/128000(bit/s) =1分5秒
　　
　　下表為不同速率的幀中繼專線傳送1M字節數據的時間分析：
　　　如何利用幀中繼專線構建企業信息網（圖一）

　　假定要求1M大小的文件在1分鐘左右傳送完畢，則選擇各PVC的CIR=64K。
　　
　　2）統計復用系數
　　
　　如圖2所示，總部的一個物理端口有4條PVC通過以企業總部、分部之間通信比較繁忙。
　　
　　取保守的計算，統計增益定為3，又由前面的假設得出CIR=64K，則總部所需物理鏈接路帶寬為：4×（CIR+EIR）/3=171K
　　
　　需要說明的是，統計復用的前提是有多條PVC通過一條有限物理帶寬的線路，而在一個
　　
　　時刻并非所有的PVC都有數據傳輸。線路速率的選擇應該能夠至少保證最大帶寬需求的一條PVC的通信，即總部物理端口速率大于所有PVC中CIR+EIR最大值。
　　
　　3）接入速率
　　
　　目前企業用戶可選的端口接入速率有：19.2K、22.8K、64K、128K、256K、384K、512K、768K、1M和2M。由上述計算可知，總部的端口速率應大于171K則可取端口速率為256K。
　　
　　4）端到端的延時
　　
　　分部通過幀中繼PVC完成對總部數據庫的一個數據庫操作命令，傳送數據以幀為單位，
　　
　　最常用的是按以太網計算。傳送一個大小為1500字節的幀（最大以太網幀1518字節），鏈路帶寬按照CIR計算（實際帶寬在CIR和CIR+EIR之間）。一般阻塞情況下，當幀進入幀中繼節點緩沖區時，已經有了半個幀在隊列中，則分部到總部的端到端延時為：
　　
　　Ds(串形延時)=1500×8（bit）/分部的接入速率(bit/s) + 1500×8(bit)/總部的接入速率(bit/s)
　　
　　Dq（隊列延時）=1500/2×8（bit）/ 總部的接入速率(bit/s)總延時D=Ds+Dq
　　
　　同理，總部到分部的端到端的延時為：
　　
　　Ds（串形延時）=1500×8(bit)/分部的接入速率(bit/s)+1500×8(bit)/總部的接入速率(bit/s)
　　
　　Dq= 1500/2×8(bit)/分部的接入速率(bit/s)總延時D=Ds+Dq
　　
　　下表為總部和分部之間，在不同速率條件下，一個1500字節的以太幀的端到端延時分析。
　　　如何利用幀中繼專線構建企業信息網（圖二）

　　假如數據鏈路層以上層的傳輸機制超時窗小于2秒，則從一端到另一端最大可接受的延時為1秒鐘。對于一般的使用SQL語言的數據庫訪問應用程序，當請求發送出去以后（一般包含在一個以太幀內），用于線路上等待反應的時間為往返延時。
　　
　　5）價格因素
　　
　　利用幀中繼技術，電信運營商可以節省大量的端口和中繼帶寬，提高了設備和帶寬的利用率。相應用戶的幀中繼資費低于DDN。幀中繼專線的月租費由端口月租費和PVC月租費組成。本例中月租費的計算方法：
　　
　　月租費=總部端口月租費+分部端口月租費+PVC月租費
　　
　　根據以上分析，CIR為64K，總部端口速率為256K，各個分部端口速率為128K。假定各個PVC跨越同一本地網的不同營業區間，據廣州2000年4月份的幀中繼業務收費標準（256K每端口823元/月，128K每端口635元/月，本地網營業區間CIR（64K/條）為1008元/月），則月租費為：823+4×635+4×1008=7395（元/月）
　　
　　假定各個分部至總部開通DDN線路速率為64K，據同期的DDN業務收費標準（本地網營業區間64K/路為2520元/月）則月租費為：4×2520=10080（元/月）
　　
　　表1 4個分部和總部位于一個本地網的一個營業區內
　　　如何利用幀中繼專線構建企業信息網（圖三）

　　表2 4個分部和總部位于同一本地網內不同的營業區間
　　　如何利用幀中繼專線構建企業信息網（圖四）

　　表3 當分部數為40，且和總部位于同一本地網不同的營業區間
　　如何利用幀中繼專線構建企業信息網（圖五）

　　表1、表2、和表3分別列舉了在幾種常用速率下，企業通過幀中繼和DDN組網所必須繳納的月租費比較。（注：表中幀中繼的速率為PVC的CIR的值。）
　　
　　從以上計算可以看出：在幀中繼CIR值與DDN速率相同的情況下，幀中繼較DDN價格便宜10%~37%不等；并且隨著距離增加，分部數量增多時，幀中繼價格相對DDN就越便宜。因此，企業使用幀中繼專線組網，相對于DDN具有速率和價格上的雙重優勢，而且幀中繼較DDN維護簡單，故障率低。
　　
　　企業與外部信息源的互連
　　
　　計算機技術的廣泛使用已經給現代企業帶來新的經營革命，企業之間的普遍互連將是信息社會的特征。圖3展示了企業利用幀中繼網絡為通信手段，建立對外信息網的網絡示意圖

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