数字数据网DDN和帧中继网络FR解析

5.5数字数据网DDN和帧中继网络FR数字数据网DDN数字数据网DDN(DigitalDataNetwork)是利用光纤、数字微波、卫星等数字信道，进行数据通信的基础网络，主要为用户提供永久或半永久的出租数字线路。帧中继网络FR帧中继(FrameRelay)是综合业务数字网标准化过程中产生的一种重要技术，它是传输线路数字化和用户终端智能化的趋势下，由X.25分组交换技术发展起来的一种传输技术。它在用户－网络接口之间提供用户信息帧的双向传送，并保持顺序不变。我国的帧中继网络以DDN为物理传输基础。DDN的组成DDN节点DDN节点DDN节点DDN节点DDN网DTE用户数据单元DTE用户数据单元NAU网络接入单元NAU网络接入单元网络管理控制中心NMC用户环路数字通道DDN接入接入线：目前连接用户和DDN业务提供者(电信局)的媒体主要是电话铜线；采用MODEM、话数复用设备和线路终端设备来连接；用数字专线代替模拟专线，传输质量更高，并且能够支持V.35，V.24，X.21等接口规范；随着用户对高速率的要求，HDSL设备也将在网络中得以应用；用户与DDN节点的距离有一定的限制,一般不超过5公里；速率9.6kbps–2Mbps。数字数据网DDNTDM专线，点对点、点对多点连接，按时间片分配用户，资源固定分配，网络不会拥塞。协议简单，沿途不进行复杂的软件处理，时延很小，速率高，传输质量高、支持任何规程、全透明，是基础网络。适合于传输实时的、大数据量的、要求时延稳定的业务。DDN由数字通道、DDN节点、网管系统和用户环路组成,提供点到点及点到多点的数字专用线路业务。DDN采用时分复用TDMDDN使用TDM、按时间片分配用户，在中继传输时有幀结构，如E1。在用户速率为N*64kb/s(N=1--31)或子速率时，复用/解复用都由硬件实现，用户无需任何软件协议。所以，对用户数据是透明的，可支持其它协议或开放各种业务网。DDN因为使用TDM，用户使用的带宽是固定的。当用户不使用时，带宽也不能分配给其它用户使用；当用户需要高带宽时，网络也不能马上提供。这就不适用于信息突发率较高的用户的需求。DDN特点1、DDN专线提供点到点链路的数据传输，保证通信可靠性。2、DDN专线利用数字信道传输，传输质量高，通信速率可根据需要在9.6Kbps~N*64Kbps(N=1~32)之间选择,网络时延小。3、DDN专线提供(时间片)独立分配的固定信道，通信保密性强，不会受其他客户使用情况的影响。4、DDN网提供灵活的连接方式，电路可自动迂回，可靠性高。5、DDN网为全透明网，支持数据、话音、图像多种业务，对客户通信协议没有要求，客户可自由选择网络设备及协议。6、DDN网技术成熟，网络运行管理简便，DDN将检错等功能放到智能化程度较高的终端来完成，简化了网络运行管理和监控内容，为用户参与网络管理创造了条件。DDN适用于1、DDN业务适用于信息量大、实时性强、保密性能要求高的数据业务，如商业、金融业等行业组网或企业组建内部网络。2、DDN业务可以替代在模拟专线网或电话网上开放的数据业务，广泛应用于银行、证券、气象、文化教育等需要专线业务的行业。3、DDN业务可用于LAN/WAN（局域网/广域网）的互联、不同类型网络的互连以及会议电视等图像业务的传输。4、DDN专线可作为网络接入手段，为帧中继、ATM、分组交换网、互联网用户提供接入分组交换网的数据传输通路等。5、CHINADDN主要向用户提供速率为2M以下的中低速数据传输通道。帧中继网络FR帧中继是X.25在新的传输条件下的发展（现代光纤数字传输系统的误码率已低于10-9）。我国的帧中继网络以DDN为物理传输基础。无网络层，在数据链路层实现链路的复用和转接，故得名帧中继帧中继使用永久虚电路（PVC）或交换虚电路（SVC）来建立通信连接，并通过虚电路实现多路复用。帧中继网络的通信形式一般为永久虚电路PVC，它的好处是在通信时可省去建立连接的过程。用链路层类似HDLC的帧（无控制字段）来封装各种不同的高层协议，如IP、IPX、AppleTalk等适用于在WAN上实现LAN的互联传输速率一般为56Kbps～2Mbps帧中继如何简化处理？幀中继是一种减少结点处理时间的技术。当帧中继交换机收到一个幀的首部时，只要一查出幀的目的地址就立即开始转发该幀。因此，一个幀的处理时间比X.25网约减少一个数量级，其吞吐量也要比X.25网提高一个数量级以上。在帧中继网络中，X.25网络所执行大多数差错检测和流量控制功能被省略，当检测到有误码时，结点立即中止这次传输，并不进行纠错或重发，只是简单地予以丢弃。源站将用高层协议请求重传该幀。因此仅当帧中继网络本身的误码率非常低时，帧中继技术才是可行的中间站只转发数据幀而不发送确认幀，只有在目的站收到数据幀后才向源站发回端到端的确认，因此帧中继在数据传输的过程中省略掉了很多的确认过程。通信协议简单了，网络传输速率也相应得到了提高。FR的工作原理本质上仍是分组交换技术，但舍去了X.25的分组层，仅保留物理层和数据链路层，以帧为单位在链路层上进行发送、接收、处理;帧中继使用永久虚电路（PVC）或交换虚电路（SVC）来建立通信连接，并通过虚电路实现多路复用;在链路层上完成统计复用，实现帧定界、寻址、差错检测；但省略了帧编号、重传、流控、窗口、应答、监视等功能;帧出错或发生阻塞时，仅仅简单地丢弃；重传、纠错和流控在端设备中由上层协议(如TCP)完成;由于FR是基于光纤线路的，而光纤线路误码率很低，因此无需点到点纠错.URL：与OSI/RM的对应关系FR是ITU-T和ANSI标准，定义了在公共数据网(PDN)上发送数据的流程，属于高性能的链路层协议。它对应于OSI层次模型的最下二层。网络层数据链路层物理层高层网络层数据链路层物理层X.25OSIFR数据链路层物理层FR网络的组成网桥FRSFRSFRSFRSNTU/DTURouterRouter帧中继网Router用户-网络接口HostBridgeFRS：帧中继交换机UNIUNIUNIUNIUNIFR接入方式NTU/DTU+专线接入（部分厂家支持）对于128Kbps及以下速率的用户，可以使用NTU/DTU方式接入帧中继网络。NTU是网络终端单元，DTU是数据终端单元，两者配对使用，DTU放置在用户侧，NTU集成在局端的帧中继交换机上。用户端常用接口有X.21、V.24、V.35等。Modem+专线接入，路由器FR网用户侧Modem、局侧Modem对于2M及以下的其他速率的用户，均可用Modem方式接入，两者配对使用。低速率的应用（64Kbps以下）可以用频带Modem，高速率的应用（64Kbps~2Mbps）可以用基带Modem或xDSL，接入范围为3~5公里，常用接口有：V.24、V.35、G.703等。利用DDN网络延伸接入对于帧中继网络暂时没有覆盖到的用户,可以利用DDN网络进行延伸接入,DDN节点机和帧中继交换机通过互联中继实现业务互通。帧中继网中的设备分类帧中继网交换设备FRSFrameRelaySwitch属于网络服务提供者设备如帧中继交换机、具有帧中继接口的分组交换机和其它复用设备等帧中继网接入设备FRADFrameRelayAccessDevice属于用户设备具有帧中继接口的任何类型的接入设备，如主机、桥接器、路由器等帧中继提供的虚电路服务对于SVC，一次虚电路交换要经历建立连接、数据传输、拆除连接三个阶段。对于PVC，服务提供者为用户预先分配好了虚电路号(DLCI)，用户可直接使用DLCI进行通信，无需动态分配和清除虚电路号，即无需建立与拆除，用户使用如同专用的点对点电路一样帧中继所提供的虚电路就好像在两个端用户间有一条直通的专用电路，用户看不见帧中继网络中的帧中继交换机LAN1FR网LAN2传输过程简述LAN1上传输MAC幀路由器R1R1链路层LAN1接口卡处理MAC幀,剥去幀头尾得IP包,上交R1网络层R1网络层处理IP包,查路由,下传IP包给R1链路层FR接口卡FR接口卡把IP包封入FR幀信息字段，加幀头尾生成FR幀R1的FR口通过电信租用专线传输FR幀FR网中FR交换机FR交换机收到FR幀,按幀头中VC号转发幀(检出有错则丢弃)FR幀在FR网中被各FR交换机依次转发，最后到达VC终点路由器R2R2链路层FR接口卡剥去FR幀的头尾得IP包，上交R2网络层R2网络层处理IP包,查路由,下传IP包给R2链路层LAN2接口卡R2的LAN2接口卡把IP包封入MAC幀数据字段，加幀头尾生成MAC幀路由器R2传输MAC幀LAN2（参照上页图）帧中继的体系结构端系统和网络节点的体系结构Q.922核心功能Q.931/Q.933用户可选的终端功能Q.921I.430/I.431Q.922核心功能Q.931/Q.933Q.921I.430/I.431端系统网络节点C平面U平面U平面C平面物理层数据链路层数据链路层物理层帧中继的体系结构(C平面、U平面)C平面控制平面用于传输信令，如完成建立连接、释放连接等U平面用户平面用于传输用户数据说明：C平面在用户与网络之间操作，进行信令传输；U平面则提供了端到端的数据传输功能。帧中继的呼叫控制命令是在与用户数据分开的另一个逻辑连接上传送的，即使用带外信令，呼叫控制分组与用户数据分组使用两条虚电路传送帧中继的帧格式标志(Flag)：用于指示一帧的开始和结束，其值为01111110。其唯一性使用比特填充法来保证。信息(Information)：长度可变的用户数据（一般为1600－2048个字节，理论上最大长度为4096字节）。帧校验序列(FCS)：包括2字节的循环冗余校验。当通过帧校验序列检测出帧出现差错时，就将该帧予以丢弃。帧中继的帧格式（续）※地址(Address)：一般为2字节，也可扩展为3字节或4字节。地址各字段如下：数据链路连接标识符(DLCI)：用于标识一个虚连接。其长度与地址字段长度有关，当采用2字节的地址时,DLCI占10位。DLCI的值用于标识永久虚电路、呼叫控制或管理信息。DLCI只有本地意义，因为全程虚电路是逐段用DLCI标识的，这些DLCI可能是不同的。命令/响应(C/R)：帧中继本身不使用，与高层的应用有关。扩展地址(EA)：用于地址扩展。EA置0时，指示下一字节仍为地址字段；EA置1时，指示地址字段结束。帧中继的帧格式（续）※前向显式拥塞通知FECN(ForwardExplicitCongestionNotification)：若FECN置1，表示与该帧同方向传输的帧可能受网络拥塞的影响而产生延迟。反向显式拥塞通知BECN(BackwardExplicitCongestionNotification)：若BECN置1，表示与该帧相反方向传输的帧可能受网络拥塞的影响而产生延迟。幀丢弃许可指示DE(DiscardEligibility)：当DE置1(低优先级幀)时，表示该帧不太重要。一旦网络发生拥塞，可以丢弃此帧；当DE置0（高优先级幀）时，表示网络尽可能不要丢弃这类帧(即使网络发生了拥塞)。帧中继的拥塞控制帧中继使用的拥塞控制方法:丢弃策略。当拥塞足够严重时，网络就要被迫将帧丢弃。拥塞避免。在刚一出现轻微的拥塞迹象时用一些信令机制及时使拥塞避免过程开始工作。拥塞恢复。在已出现拥塞时，拥塞恢复过程可阻止网络彻底崩溃。QoS和承诺信息速率CIR※在SVC中，帧中继是使用UNI信令建立连接和拆除连接的，主叫用户使用SetupUNI信令发送连接请求，在SetupUNI信令中包含被叫用户地址和服务质量(QoS)参数。在SetupUNI信令设置的QoS参数中，可向网络系统提出带宽和延迟等性能方