幀中繼技術及應用分析

民航中南空管局網絡中心 馬振華

幀中繼技術及應用分析

民航中南空管局網絡中心 馬振華

本文對幀中繼技術進行了分析，在技術分析的基礎上對于其應用展開分析，尤其是在民航管制綜合信息系統中也有重要應用前景，通過簡要解析，希望能夠為后人研究提供一定的指導。

幀中繼技術；應用；前景

1.幀中繼技術概述

隨著數據通信技術的發展，幀中繼技術出現并且應用于社會生活各個領域。Frame Relay，簡稱FR；最早在上世紀八十年代提出并得到廣泛應用。在提出之后提交CCITT，但是并沒有受到應用者的關注以及重視因此在最初階段沒有推廣，在六年之后以北電為代表的廠商開始開發研究FR技術，在研究基礎上實現了對FR功能的擴展，提出新功能，希望能夠面向復雜的網絡環境。在幀中繼技術中人們也提出了新的協議以及標準，希望能夠促進幀中繼技術發展，最早提出的ANSI和CCITT協議應用至今，在發展中進行了一定的調整以及改進。另外，我國民航業得到迅速發展的同時，信息通信技術也迅速發展與更新，其中幀中繼技術也開始在民航通信系統中應用。

2.幀中繼技術特征分析

2.1 幀中繼包

幀中繼包實質是一系列字節，里邊包含用戶的各項數據，主要由頭、用戶數據體以及CRC幾部分組成。對于幀中繼包數據而言，對于用戶數據的字節長度沒有具體限制，但在實際運營中用戶數據的提供者網絡會決定字節的最大長度，一般最大的信息包長度和幀中繼的接口相配置。字節長度在[256,8192]范圍內，為保證幀中繼包的正常運行，在其信息包頭設置16位的字節，為進行循環冗余校驗和。

2.2 幀中繼交換

幀中繼交換主要實現客戶幀中繼訪問設備和服務提供者幀中繼設備之間的連接交換，并且通過端口進行連接。在幀中繼交換中有幀中繼交換器，主要通過幀中繼交換器進行信息包中數據的檢查——DL-CI數據鏈路在連標識符。當幀中繼交換器檢測到其中數據為非零值時會進行信息包傳送，并且通過包括字節確定傳遞端口，當出現零值時幀中繼交換器需要對信息包中的控制數據進行進一步檢查，通過檢查結果的分析選擇合適處理方式。

2.3 幀中繼環境

對于客戶場地而言均有內部計算環境以及幀中繼訪問環境兩種設備。其中內部計算環境主要功能是完成信息處理任務所相關的硬件以及軟件；另外幀中繼訪問環境包含的軟件以及硬件主要用于內部終端環境和幀中繼服務的連接。一般實現幀中繼環境的構建是把內部計算環境和FRAD或者路由器相連。

3.幀中繼技術實現過程解析

對于幀中繼技術而言，主要是進行面向連接的數據鏈路層通信。對于不同的設備進行分析能夠發現，設備之間存在預先設定的通信通道，為保證正常通信必須對通信通道進行識別，通過連接標識符實現。對于幀中繼技術而言，往往直接利用虛擬電路來實現這一功能。通過虛擬電路能夠很好實現不同數據終端之間的雙向通信，并且對于不同數據終端之間采用唯一的DLCI進行虛擬了解。在幀中繼技術中的為保證信息和數據傳遞，還把一條物理電路復用為多條虛擬電路，這樣對于傳統網絡以及傳統設備進行了極大的簡化，降低了其復雜程度。在幀中繼技術中往往有兩種虛擬電路，包括交換性虛擬電路以及永久性虛擬電路。其中交換性虛擬電路主要應用于臨時性連接和傳輸，并且傳輸的數據量也往往較小。而對于永久性虛擬電路主要用于永久性和大量數據的傳輸。永久性虛擬電路和臨時性虛擬電路相比，永久性虛擬電路可以按計劃實現呼叫建立和呼叫終止狀態。永久性虛擬電路的運行狀態也具有兩種，一種是數據傳輸，通過永久性虛擬電路能夠實現不同設備以及不同終端之間的數據傳輸；另外永久性虛擬電路還有可能處于空閑狀態，這時候虛擬電路連接仍然存在，但是并不進行數據傳輸。

4.幀中繼技術應用解析

4.1 幀中繼技術應用中的優勢分析

幀中繼系數的發展與應用很好發揮了其優勢，不僅僅具有高效性，而且具有極高的經濟性。

首先幀中繼技術能夠實現用戶網絡資源共享，并且在幀中繼技術中還使用了統計復用技術。通過這一技術還能夠利用單一線路向多個用戶網絡端口的信息流量共享，這樣對于網絡資源利用率的提高具有重要作用。幀中繼技術的運用進一步簡化了節點機之間的協議關系以及協議處理，這樣能夠讓用戶數據更多的占有寬帶，這樣能夠保證用戶獲得高吞吐量業務，同時也能夠讓用戶獲得低時延業務。其次在幀中繼技術的應用中還必須明確幾個問題，首先幀中繼技術是夠能夠滿足數據量以及業務的實際需求，包括數據量以及業務突發性方面，另外幀中繼技術還必須要滿足經濟實用性的要求，明確了幀中繼技術能夠滿足這兩個要求，然后運用這一技術能夠促進數據的傳輸速度以及傳輸正確性。

4.2 幀中繼技術在管制綜合信息處理系統中的應用解析

4.2.1 幀中繼技術應用于局域網間互連

隨著網絡的發展，局域網技術開始出現并且迅速普及，進行局域網的構建和連接就成為局域網建設的重點人物之一。通過幀中繼技術能夠很好實現局域網的連接，常見的局域網應用機構有銀行以及證券交易所等金融機構，另外在政府部門和地方政府部門之間也通過局域網互連，其中起到重要作用的就是幀中繼，在未來局域網構建中幀中繼技術具有廣泛應用前景。對于民航領域的管制綜合信息系統而言，可以很好的應用幀中繼技術來構建管制綜合信息系統中的局域網，這樣能提高局域網運行的安全性以及可靠性，也能夠節省網絡構建成本及資源。

4.2.2 幀中繼技術應用于局域網和廣域網之間的連接

在局域網和廣域網之間的連接也可以考慮使用幀中繼技術，目前在部分的局域網和廣域網連接中已經開始使用幀中繼技術，通過幀中繼技術的運用不僅僅能夠提高租用線路的利用率，而且能夠提高寬帶的利用率。對于民航系統而言，一樣不僅僅需要局域網，而且也需要廣域網，因此在地區空管分局站、機場間管制綜合信息系統建設中也可以采用幀中繼技術進行。

4.2.3 幀中繼技術應用于組建虛擬專用網

能夠利用幀中繼技術來執行交換功能，并且在幀中繼技術使用中也僅僅使用了通信網絡的物理層和鏈路層，這種方式提高了網絡的利用率。幀中繼技術在虛擬專用網組建中的應用還發現，通過幀中繼技術提高了數據傳輸速率，對于數據傳輸量也有所提高，并且和傳統虛擬專用網組建相比，經濟性更好，需要費用較低。在管制綜合信息系統中要建立虛擬專用網絡，也可以借助幀中繼技術實現。

4.2.4 幀中繼技術應用于電子文件傳輸

在本文分析中發現幀中繼技術的運用主要是通過虛擬電路來實現其功能，通過虛擬電路可以對信號通路和寬帶進行動態分布，因此幀中繼技術在塔管制綜合信息系統中具有重要的應用前景。在傳統管制綜合信息系統建設與發展中并沒有采用幀中繼技術，目前雖然已有部分民航系統中采用了幀中繼技術，但沒有得到普及。在未來民航管制綜合信息系統的電子文件傳輸中也可以考慮采用幀中繼技術，來提高數據以及文件傳輸的效率以及安全性。

5.結論

隨著多媒體技術的發展，IP技術也將成為未來發展建設的重點，而作為關鍵技術之一的幀中繼技術也將受到更多的關注與研究。本文在幀中繼技術的分析中也僅僅處于較淺的層次，在未來研究中還希望更多的研究者能夠在其中貢獻自己的力量，著重于幀中繼技術的實際應用。

[1]李國華. 移動通信中繼技術研究[J].金陵科技學院學報,2016,(01):6-10.

[2]趙欣麗.LTE-Advanced系統中繼技術綜述[J].電子質量,2010,(09): 42-44.

[3]衛國,張超,王磊. LTE系統中的分布式空時中繼技術[J].中興通訊技術,2010,(01):18-22.

馬振華（1983－），男，廣東肇慶人，主任工程師，現供職于民航中南空管局網絡中心。