帧中继技术与测试

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当前主要的数据通信技术都基于分组交换技术，如分组交换、帧中继（FR）、交换型多兆比特数据业务（SMDS）、异步转移模式（ATM）。起先我国不愿意发展"已落后"的帧中继技术，而是大力发展ATM技术，但随着时间的推移，帧中继技术才显示出它强大的生命力。因为，首先帧中继技术的接入技术比较成熟，实现较为简单，适于满足64kbit/s～2Mbit/s速率范围内的数据业务。而ATM的接入技术较为复杂，实现起来比较困难。其次，ATM设备与帧中继设备相比，价格昂贵，普通用户难以接受。所以，帧中继与ATM相辅相成，成为用户接入ATM的最佳机制。

1、帧中继技术

1.1　帧中继网

随着帧中继技术、信元中继和ATM技术的发展，帧中继交换机的内部结构也在逐步改变，业务性能进一步完善，并向ATM过渡。目前市场上的帧中继交换产品大致有三类：a）改装型X25分组交换机。b）以全新的帧中继结构设计为基础的新型交换机。c）采用信元中继、ATM技术、支持帧中继接口的ATM交换机。

a）型交换机在帧中继发展初期比较普遍。主要是通过改装X25交换机、增加软件使交换机具有接收和发送帧中继的能力，但仍然保留分组层的一些功能，时延较大。b）型是专门设计的设备，具备帧中继的全部必备功能。c）型是最新型的交换机，采用信元中继或ATM交换、具有帧中继接口和ATM接口，内部完成FR和ATM之间的互通。在以ATM为骨干的网络中，起着用户接入的作用。

目前我国帧中继网所采用的帧中继交换机一般都采用了ATM技术，即用户终端设备采用帧中继接口来接入帧中继节点机，帧中继节点机的中继口为ATM接口，交换机将以帧为单位的用户数据转换为ATM信元在网上传送，在终端侧再将信元变换为帧中继的帧格式传送给用户。

1.2　帧中继的帧格式

帧中继的帧格式见表1。

表1　帧中继的帧格式

1.2.1　标志字段（F）

它是一个特殊的八比特组01111110，作用是标志一帧的开始和结束。

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1.2.2　地址字段（Address）

地址字段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。地址字段的长度为2个～4个字节。

1）地址字段扩展比特EA：EA=0表示下一字节仍是地址字段，EA=1表示本字节是地址字段的最终字节。

2）命令/响应比特（C/R）：不使用。在数据链路层帧方式接入协议（LAPF）中作为标识该帧是命令帧还是响应帧。

3）可丢失指示比特（DE）：DE置"1"说明当网络发生拥塞时，可考虑丢弃，以便网络进行带宽管理。

4）前向显式拥塞通知（FECN）：该比特由发生拥塞的网络来设置，用于通知用户启动拥塞避免程序，它说明与载有FECN批示的帧同方向的信息量情况。

5）后向显式拥塞通知（BECN）：该比特由发生拥塞的网络来设置，用于通知用户启动拥塞避免程序，它说明与载有BECN指示的帧反方向上的信息量情况。

6）DLCI扩展/DL-CORE控制控制指示比特（D/C）：D/C比特置"1"表示最后一个字节包含数据链路核心协议（DL-CORE）控制信息；D/C比特置"0"表示最后个字节包含DLCE信息。

7）数据链路连接标识符（DLCI）：它用来标识用户网络接口或网络接口上承载通路连接。

1.2.3　信息字段（Information）

信息字段包含的是用户数据，可以是任意的比特序列，它的长度必须是整个字节，帧中继信息字节最大默契长度为262个字节。

1.2.4　帧校验序列字段（FCS）

帧校验序列字段FCS是一个16比特的序列。它具有很强的检错能力，它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个比特之内的连续错误以及大部分的大量突发错误。

1.3　帧中继的带宽管理

现代数据通信有两个显著特点：一个是信息的突发性，另一个是按需分配带宽。之所以帧中继技术有它强大的生命力，是因为帧中继实现了带宽资源的动态分配。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。

帧中继网络为每个帧中继用户分配3个带宽控制参数：Bc、Be和承诺信息速率（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时间间隔内传送的数据量。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。

来源：飞象网 [p]

网络对每条虚电路进行带宽控制，并采用如下策略，在Tc内：

a）当用户数据传送量≤Bc时，继续传送这范围的帧。

b）当用户数据传送量>Bc，但≤Bc+Be时，若网络未发生严重拥塞，则将Be范围内传送的帧的DE比特置"1"后继续传送，否则将这些帧丢弃。

c）当在Tc内用户数据传送量>Bc+Be时，将超过范围的帧丢弃。

　　2、TTC 2230的帧中继测试应用

2.1　连接测试

2.1.1　传输测试

1）描述：当开通一条新的帧中继接入电路时，必须对用户设备（CPE）与帧中继交换机间的传输链路进行BERT测试，无差错的链路是保证帧中继最佳性能的关键条件。

2）测试框图如图1所示。

帧中继技术与测试

图1　传输链路BERT测试框图

3）测试要点：测试15m应无误码出现。

来源：飞象网 [p]

2.1.2　本地连接性测试

1）描述：在完成传输测试之后，检验帧中继用户设备与帧中继网络之间的链路管理是否正常。为了使链路管理正常，帧中继用户设备的链路管理规程应与帧中继网络配置相同。如果未能正确配置，所设PVC链路将无法激活。

主要链路管理规程有：ANSI T1.617 Annex D、Q.933 Annex A、LMI。对于TTC2230来说可以把它的链路管理设成AUTO，让它自动匹配。

2）测试框图如图2所示。

帧中继技术与测试

图2　本地连接性测试框图

3）测试要点：将TTC2230的链路管理规程设置成被替代的帧中继用户设备，并根据帧中继交换机的参数设置合适的轮询时间，一旦链路管理被激活，说明被测链路生效。

2.2　路由测试

1）描述：此项测试用于验证两个用户在帧中继网络中的一个特定PVC上的连接可靠性。其测试方法是：用一台TTC2230通过一个指定的DLCI发送一些帧通过帧中继网络，用另一台TTC2230对每个待测的PVC电路进行测试。如果只有一台测试仪表时，也可以让网管对待测的PVC电路做环回测试。

2）测试框图如图3、图4所示。

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图3　端对端的路由测试框图

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图4　PVC电路环回测试框图

来源：飞象网 [p]

3）测试要点：在此项测试中如接入电路或帧中继网络内部出现故障，需要两台测试仪进行端对端的路由测试。

在对待测PVC电路做环回时，应将接入电路的链路管理设成NONE，否则帧中继交换机会期待来自CPE的"keep alive"（保持激活）帧，使所有的DLCI都无法激活（INACTIVE）。

2.3　承载测试：

1）描述：TTC2230能够模拟产生各种类型的帧中继业务流，能对网络的承载能力进行测试。TTC2230既可以以固定（FIXED）速率发送帧，也能以"突发"形式发送帧。通过对待测PVC的测试，可以观察网络如何响应各种类型的业务。

2）测试框图：同2.2测试图。

3）测试要点

a）恒定吞吐量检验。目的：用户以CIR传送业务时，网络对帧长度变化的敏感性。

用一台TTC2230以速率等于CIR的FIXED速率发送帧，在远端的TTC2230上测试丢帧（LOSTFRM）、平均吞吐量（AVG TPVT）、帧速率（FRM DATE）、平均帧长（AVG FRM）结果。无需调整TTC2230的FIXED速率，只需按下述方法改变帧长：以高速率发送短帧（需要将帧长MIN和MAX都设为20octers），测试网络在CIR速率上每秒钟内疏导大量短帧，而不出现弃帧的能力；以低速率发送长帧（需要将帧长MIN和MAX都设为1000octers），测试网络在CIR速率上每秒钟内疏导大量（可能会对交换机缓冲器构成威胁）的长帧，而不出现弃帧的能力；发送随机长度的帧（需要将帧长MIN设为100octers，MAX设为1000octers），测试网络疏导可变长度帧的能力。

对于上述任何测试TTC2230都不应出现丢帧记录，平均吞吐量应近似维持FIXED速率。

b）丢弃指示和拥塞功能测试。目的：测试网络对DE比特的响应及：FECN和BECN的设置是否正确。

用一台TTC2230以速率等于CIR的FIXED速率发送帧，将帧头的DE比特设为"1"（低优先级），然后加大发送速率，在远端的TTC2230上应出现DE计数和FECN帧计数。同时，远端的TTC2230会将帧返回近端的TTC2230，近端的TTC2230将开始BECN帧计数，两台测试仪表同时出现LOST帧计数。降低近端TTC2230的发送速率使其低于CIR，远端TTC2230上的FECN帧计数停止，随即近端TTC2230的BECN。帧计数也停止，同时两台TTC2230上的DE计数和LOST帧计数也应停止。

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c）仿真突发业务。目的：用TTC2230的突发（BURST）模式来仿真类似LAN等的"突发"业务，观察网络对"突发"数据的反应。

通过测试LOST帧来测试网络对突发数据的响应，以便适当地设置网络可允许突发速率参数。

2.4　在线监测

1）描述：当帧中继业务开通后，为了不影响其业务传输，TTC2230可以用Y型电缆接入监测点。

2）测试框图如图5所示。

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