如何利用帧中继专线构建企业信息网

　　 
　　帧中继技术是在分组技术、数字与光纤传输技术、计算机技术的日益成熟条件下发展起来的。它仅完成OSI物理层、链路层和核心层的功能，流量控制、纠错等功能改由智能终端完成。这大大简化了节点机之间的协议，提高了线路带宽的利用率。

帧中继主要应用在：局域网（LAN）互联、高清晰度图像业务；宽带可视电话业务和Internet连接业务等。
　　
　　帧中继业务是一种数据包业务，它包括物理部分和逻辑部分。物理部分包括FRADs（Frame Relay Assemblers Disassemblers）、接入电路和帧中继端口。一种帧中继用户接入电路如图1所示。
　　
　　电路的逻辑部分包括PVC（永久虚电路），其带宽控制通过CIR（承诺的信息速率）、Bc（承诺的突发大小）和Be（超过的突发大小）3个参数（COS参数）设定完成。Tc（承诺时间间隔）和EIR（超过的信息速率）与此3个参数的关系是：
　　
　　Tc=Bc/CIR EIR=Be/Tc
　　
　　路由器和帧中继网络之间通过周期性的消息互通确认链接。这方面目前有3种工业标准：Q.933 Annex A（ITU）、T1.617 Annex D（ANSI）和LMI（帧中继论坛）。帧中继节点机和路由器的链接管理协议设为LMI。
　　
　　帧中继专线组网的考虑要素
　　
　　经过近几年的发展，中国电信已经在全国绝大部分重要城镇建立了帧中继网节点，并与国际帧中继网以及各地Internet（163）网实现了互联。和其他广域网通信手段相比，通过帧中继网实现异地网络互连，具有可靠性高、协议透明传输、高速廉价的优点。因此，帧中继是目前企业建设信息网最有效的通信方式。
　　
　　企业如果希望利用帧中继专线组网，则应该主要考虑如下几个要素。
　　
　　数据传输性能
　　
　　COS参数的设置必须充分考虑传输的性能。在最坏的情况下，数据将以CIR的速率传送；在最好在情况下，数据将以CIR+EIR的速率传送。
　　
　　端到端延时性能
　　
　　端到端的延时是指数据通过帧中继网络从一端传送到另外一端的延时时间。数据通过帧中继网的延时由串行延时、队列延时、电路交换延时和包交换延时组成。但主要延时是串行延时和队列延时，其计算公式如下：
　　
　　Ds（串形延时）：在链路上传输包的时间，由链路带宽决定。
　　
　　Dq（队列延时）：包在传输前于缓冲区内等待的时间。
　　
　　Ds=帧的大小（bit）/链接带宽（bit/s）
　　
　　Dq=安排的缓冲区大小/外出的带宽
　　
　　统计复用
　　
　　帧中继的优势在于统计复用。和DDN线路相对比，一个数据流的各个PVC之CIR+EIR的和与DDN线路速率的比定义为线路增益。这个增益就表现了帧中继的优势。在保证服务质量的前提下，该增益可以达到3：1的比例，有时也可以达到7：1，甚至10：1的比例。
　　
　　用户接入端口速率
　　
　　端口速率决定了CIR+EIR的最大值。从传输速率上考虑，实际可以得到的最大信息率是端口速率和CIR+EIR值两者之间较小的一个。有些电信运营商不充许统计增益（即（CIR+EIR）与CIR的比值）超过2。企业要想得到价廉物美的服务，则当一个物理端口只有一条PVC时，可以申请端口的速率为2倍的CIR。
　　
　　构建企业信息网实例
　　
　　某生产企业由总部和A、B、C、D四个分部组成，总部和分部位于不同地点，分部的各种生产、管理信息都要通过总部获得。例如，通过客户/服务器（C/S）的客户机方式访问总部的数据库。
　　
　　企业内部信息网建设
　　
　　企业建立如图2所示的PVC即可实现分部到总部的访问。如果各个分部之间通信量少，则可以通过路由器转发包实现互通；如果分部之间的通信量大，则可以增加一条PVC实现两点直接通信，构成半网状结构。无论拓朴结构是半网状还是全网状，各部仅需租用一个物理端口，PVC的增加、删除和改变均通过电信企业在帧中继网管软件上进行操作就可以实现。
　　
　　确定拓朴结构后，企业应根据自身对通信部分的性能要求确定网络参数（忽略帧中继网内部带宽、交换以及延迟的影响）。帧中继专线将总部、分部连接起来，使得整个企业内部网如同在一个局域网内。但是，数据通过帧中继专线的速率远小于本地局域网内部的数据传送速率，因此，企业需要结合企业网对通信性能的要求综合考虑网络参数。
　　
　　数据传输性能
　　
　　某个分部的计算机通过帧中继网络传送大的数据块文件，如数据备份、图像传输。网络性能参数计算如下。
　　
　　这里假定文件大小为1M，文件打包成TCP/IP数据包（5%开销）传送的进间为：
　　
　　网络较忙情况下：
　　
　　Tworst=（文件大小+协议打包开销）bits/CIR（bit/s）
　　
　　取CIR=64000bit/s
　　
　　Tworst=（1+1×5%）×8×1000000(bit)/64000(bit/s =2分11秒
　　
　　最好情况下（更现实的情况）：
　　
　　Tbest=（文件大小+协议开销）bits/ (CIR+EIR)bit/s
　　
　　取CIR=EIR=64000bit/s
　　
　　Tworst=(1+1×5%)×8×1000000(bit)/128000(bit/s) =1分5秒
　　
　　下表为不同速率的帧中继专线传送1M字节数据的时间分析：
　　　
　　假定要求1M大小的文件在1分钟左右传送完毕，则选择各PVC的CIR=64K。
　　
　　2）统计复用系数
　　
　　如图2所示，总部的一个物理端口有4条PVC通过以企业总部、分部之间通信比较繁忙。
　　
　　取保守的计算，统计增益定为3，又由前面的假设得出CIR=64K，则总部所需物理链接路带宽为：4×（CIR+EIR）/3=171K
　　
　　需要说明的是，统计复用的前提是有多条PVC通过一条有限物理带宽的线路，而在一个
　　
　　时刻并非所有的PVC都有数据传输。线路速率的选择应该能够至少保证最大带宽需求的一条PVC的通信，即总部物理端口速率大于所有PVC中CIR+EIR最大值。
　　
　　3）接入速率
　　
　　目前企业用户可选的端口接入速率有：19.2K、22.8K、64K、128K、256K、384K、512K、768K、1M和2M。由上述计算可知，总部的端口速率应大于171K则可取端口速率为256K。
　　
　　4）端到端的延时
　　
　　分部通过帧中继PVC完成对总部数据库的一个数据库操作命令，传送数据以帧为单位，
　　
　　最常用的是按以太网计算。传送一个大小为1500字节的帧（最大以太网帧1518字节），链路带宽按照CIR计算（实际带宽在CIR和CIR+EIR之间）。一般阻塞情况下，当帧进入帧中继节点缓冲区时，已经有了半个帧在队列中，则分部到总部的端到端延时为：
　　
　　Ds(串形延时)=1500×8（bit）/分部的接入速率(bit/s) + 1500×8(bit)/总部的接入速率(bit/s)
　　
　　Dq（队列延时）=1500/2×8（bit）/ 总部的接入速率(bit/s)总延时D=Ds+Dq
　　
　　同理，总部到分部的端到端的延时为：
　　
　　Ds（串形延时）=1500×8(bit)/分部的接入速率(bit/s)+1500×8(bit)/总部的接入速率(bit/s)
　　
　　Dq= 1500/2×8(bit)/分部的接入速率(bit/s)总延时D=Ds+Dq
　　
　　下表为总部和分部之间，在不同速率条件下，一个1500字节的以太帧的端到端延时分析。
　　　
　　如果数据链路层以上层的传输机制超时窗小于2秒，则从一端到另一端最大可接受的延时为1秒钟。对于一般的使用SQL语言的数据库访问应用程序，当请求发送出去以后（一般包含在一个以太帧内），用于线路上等待反应的时间为往返延时。
　　
　　5）价格因素
　　
　　利用帧中继技术，电信运营商可以节省大量的端口和中继带宽，提高了设备和带宽的利用率。相应用户的帧中继资费低于DDN。帧中继专线的月租费由端口月租费和PVC月租费组成。本例中月租费的计算方法：
　　
　　月租费=总部端口月租费+分部端口月租费+PVC月租费
　　
　　根据以上分析，CIR为64K，总部端口速率为256K，各个分部端口速率为128K。假定各个PVC跨越同一本地网的不同营业区间，据广州2000年4月份的帧中继业务收费标准（256K每端口823元/月，128K每端口635元/月，本地网营业区间CIR（64K/条）为1008元/月），则月租费为：823+4×635+4×1008=7395（元/月）
　　
　　假定各个分部至总部开通DDN线路速率为64K，据同期的DDN业务收费标准（本地网营业区间64K/路为2520元/月）则月租费为：4×2520=10080（元/月）
　　
　　表1 4个分部和总部位于一个本地网的一个营业区内
　　　
　　表2 4个分部和总部位于同一本地网内不同的营业区间
　　　
　　表3 当分部数为40，且和总部位于同一本地网不同的营业区间
　　
　　表1、表2、和表3分别列举了在几种常用速率下，企业通过帧中继和DDN组网所必须缴纳的月租费比较。（注：表中帧中继的速率为PVC的CIR的值。）
　　
　　从以上计算可以看出：在帧中继CIR值与DDN速率相同的情况下，帧中继较DDN价格便宜10%~37%不等；并且随着距离增加，分部数量增多时，帧中继价格相对DDN就越便宜。因此，企业使用帧中继专线组网，相对于DDN具有速率和价格上的双重优势，而且帧中继较DDN维护简单，故障率低。
　　
　　企业与外部信息源的互连
　　
　　计算机技术的广泛使用已经给现代企业带来新的经营革命，企业之间的普遍互连将是信息社会的特征。图3展示了企业利用帧中继网络为通信手段，建立对外信息网的网络示意图

原文转自：http://www.ltesting.net