帧中继协议结构与格式-论反法西斯战争时期的中国与世界研究

6．2．2　帧中继的协议结构与帧格式

1．协议结构

帧中继在OSI第二层以简化的方式传送数据，仅完成物理层和链路层的核心功能，智能化的终端设备把数据发送到链路层，并封装在Q．922核心层的帧结构中，信息以帧为单位的传送；网路不进行纠错、重发、流量控制等，帧不需要确认，就能够在每个交换机中直接通过；若网路检查出错误帧，直接将其丢弃；第二、三层的一些处理，如纠错、流量控制等，留给智能终端去完成。终端与交换机的功能被分成与用户信息传输有关的用户（U）功能和与呼叫控制有关的控制（C）功能，因此，帧中继的协议结构中含有两个操作平面：控制平面（C－Plane，简称C平面）和用户平面（U－Plane，简称U平面）。C平面使用ITU－T建议的Q．931（或I．451）和Q．921两个协议，用于建立和释放逻辑连接，传输与处理控制信息；U平面用于传送用户数据和管理信息，采用于1991年作为内部建议公布的新建议Q．922。Q．922是Q．921（I．1441）中所描述的LAPD的扩充版本。协议结构如图6．25所示。

图6．25　帧中继的协议结构

（1）控制平面

C平面是控制功能的集合，在用户和网络之间完成控制操作，用于建立、维持和释放连接，保证呼叫控制报文可靠地传递。控制平面包括三层，第三层规范使用ITU－T的建议Q．931/Q．933定义了帧中继中的信令过程，包括提供永久虚连接PVC业务的管理过程，交换虚连接SVC业务的呼叫建立和拆除过程。第二层的Q．921协议是一个完整的数据链路协议－－D信道链路接入规程（LinKAccess Procedures on the D－channel，L APD），它在C平面中为Q．931/Q．933的控制信息提供可靠的传输。

（2）用户平面

用户平面是通信网中全部用户功能的集合。提供端到端的功能，用于传送用户数据；保持网络入口处与出口处帧的顺序，保证不交付重帧，且帧丢失率很小。用户平面使用ITU－T Q．922协议传送数据，即帧方式链路接入规程LAPF，帧中继只用到了Q．922中的核心部分，称为DL－Core，包括帧定界和透明传输、用地址字段、实现帧复用和解复用、控制帧长、检测传输差错和进行拥塞控制等。

（3）Q．922中核心部分（DL－Core）的功能

DL－Core的功能包括：

①帧定界、同步和透明传输；

②用地址字段实现帧多路复用和解复用；

③对帧进行检测，确保0比特插入前/删除后的帧长是整数个8位组（字节）；

④对帧进行检测，确保其长度不至于过长（Jabbers）或过短（Runts）；

⑤检测传输差错，将出错的帧舍弃（帧中继中不进行重发）；

⑥拥塞控制。

用户平面的核心功能只提供非确认信息传送方式的基本服务，构成了数据链路层的子层。Q．922的其余部分（DL－CONTROL）是用户侧的用户平面可选功能，提供了窗口式的确认信息传送方式。LAPF的帧交换过程是对等实体之间在D/B/H通路或其他类型物理通路上传送和交换信息的过程，进行交换的帧有I帧、S帧和U帧。采用非确认信息传送方式时，用到的帧只有无编号信号帧UI，UI帧到达接收端后，LAPF实体按FCS字段的内容检查传输错误，如没有错误，则将I字段的内容（信息）送到第三层实体；如有错误，则将该帧丢弃，但不论接收是否正确，接收端都不给发送端任何应答信息。

2．帧中继的帧格式

一个帧中继帧也叫做Q．922 HDLC帧，它和HDLC帧格式的主要区别是没有控制字段。ITU－T Q．922核心协议所规定的帧中继帧格式如图6．26所示，图中（a）为HDLC帧格式，（b）为L APF帧格式。下面介绍LAPE帧格式中各字段的作用。

图6．26　帧中继的帧结构(www.xing528.com)

（1）标志字段F

标志字段是一个8位比特组0　1　1　1　1　1　1　0，表示一帧的开始和结束，其余部分为比特填充区。本帧的结束标志可以作为下一帧的开始标志。在一帧中的比特填充区不允许出现这样的序列，所以发端除F字段外，其余部分每连续5个“1”要插入一个“0”以区别标志位。数据到接收端后，要进行相应的处理，在两个标志位之间的数据只要连续有5个“1”，其后的“0”就要去掉。

（2）地址字段A

地址字段一般为2个8位组（字节），必要时可扩展为3或4个字节，用于区分同一通路上的多个数据链路的不同的连接，以便实现帧的复用/分路。表6．7所示为地址字段为2个字节时的格式，包括字段扩展比特EA、命令响应指示比特C/R、帧可丢失比特DE、前向显式拥塞比特FECN、数据链路连接标识符DLCI和DLCI扩展/控制。

表6．7　地址字段为2个字节时的格式

①DLCI（Data Link Connection Identifier，数据链路连接标识符结构）：当采用2个字节的地址字段时，DLCI占10位。它的作用是标识永久虚电路（PVC）、呼叫控制或管理信息。其中，DLCI为16～1　007共992个地址供帧中继使用，在专设的一条数据链路连接（DLCI＝0）上传送呼叫控制消息，其他值保留或用于管理信息。

②C/R（命令/响应）：命令/响应帧中继本身并不使用，它的应用与高层有关，在帧中继网络中它是透明传输的。

③EA（扩展地址）：当地址字段扩充到3或4个字节时使用它。EA＝0时，表示下一个字节仍为地址字段；当EA＝1时，表示地址字段到此为止，下一个字节为信息段的开始。

④FECN（正向显式拥塞通知）：用于帧中继的拥塞控制，当某节点将FECN置为“1”时，表明与该帧同方向传输的帧，可能受到网络拥塞的影响产生了时延，因此，要通知用户启动拥塞控制程序。

⑤BECN（反向显式拥塞通知）：当某节点将BECN置为“1”时，表明与该帧同方向传输的帧，可能受到网络拥塞的影响产生了时延，因此，要通知用户启动拥塞控制程序。

⑥DE（丢弃指示）：若DE＝1，表明它属于不太重要的帧，在网络发生拥塞时可以丢弃。

（3）控制字段C

Q．922的帧中继格式中没有C，LAPF定义了信息帧、监视帧、未编号帧。

①信息帧（I帧）：用来传送用户数据，长度必须是整数倍的字节，并且在传送用户数据的过程中可以携带流量控制和差错控制信息。帧中继网允许用户数据长度可变，最大长度可由用户与网络管理部门协商确定，最小长度为1个字节。

②监视帧（S帧）：专门用来传送控制信息。当流量控制和差错控制信息不能搭乘I帧时，就用S帧来传送。

③未编号帧（U帧）：用来传送控制信息和以非确认方式传送用户数据。

（4）信息字段I

信息字段是由整数倍的字节组成，包含的是用户数据比特序列，默认长度为260 B，网络能支持协商的信息字段的最大字节数为1　598 B。

（5）帧校验序列字段FCS

帧校验序列字段用来检测任何位置上3 bit以内的错误、所有奇数个错误、16 bit之内的连续错误。