1、幀中繼概述
幀中繼（FR，Frame Relay）技術是在OSI/RM的數據鏈路層上用簡化的方法來傳送和交換數據單元的一種技術。幀中繼技術是在分組技術充分發展、數字與光纖傳輸線路逐漸替代已有的模擬線路、用戶終端日益智能化的條件下誕生并發展起來的。它僅完成OSI/RM數據鏈路層核心的功能，將流量控制、糾錯等留給智能終端去完成，大大簡化了節點之間的協議；同時，由于幀中繼技術采用虛電路技術，能充分利用網絡資源，因而幀中繼具有吞吐量高、時延低、適合突發性業務等特點。
幀中繼技術是一種更新的分組交換概念，旨在通過簡化網絡處理過程來最大限度地提高吞吐量和降低成本。幀中繼特別適用于終點為智能裝置（如工作站或局域網互聯網橋）及傳輸線路質量高的應用環境。幀中繼概念類似于X.25，但幀中繼減少了在每個網絡節點的協議處理步驟，從而減少了整個端到端延遲。所有的確認和差錯恢復均由最終用戶終端執行；類似地，流量控制也是在用戶端點實現的（盡管網絡在需要時也會生成擁塞情況報告）。從原理上看，幀中繼與X.25都同屬于分組交換。但幀中繼與X.25協議的主要區別詳見下表1中。
表1：幀中繼與X.25協議的主要區別
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幀中繼協議簡化了X.25的第３層功能，使網絡節點的處理大大簡化，提高了網絡對信息處理的效率。采用物理層和鏈路層的兩級結構，在鏈路層僅保留核心子集部分。幀中繼在鏈路層完成統計復用、幀透明傳輸和錯誤檢測，但不提供發現錯誤后的重傳操作，省去了幀編號、流量控制、應答和監視等機制，大大節省了交換機的開銷，提高了網絡吞吐量、降低了通信時延。幀中繼提供一套合理的帶寬管理和防止阻塞的機制，用戶可有效地利用預先約定的帶寬，即承諾的信息速率（CIR），并且還允許用戶的突發數據占用未預定的帶寬，以提高整個網絡資源的利用率。
其幀結構與ISDN的D通路鏈路接入協議（LAPD）結構一致，可以進行邏輯復用，作為一種新的承載業務。幀中繼具有很大的潛力，主要應用在廣域網中，支持多種數據型業務，如局域網（LAN）互聯、計算機輔助設計（CAN）和計算機輔助制造（CAM）、文件傳送、圖像查詢、圖像監視等業務。
幀中繼技術使用一組規程將數據信息以幀的形式（簡稱幀中繼協議）有效地進行傳送。幀中繼傳送數據信息所使用的傳輸鏈路是邏輯連接，而不是物理連接。在一個物理連接上可以復用多個邏輯連接，使用這種機理，可以實現帶寬的復用和動態分配。
幀中繼提供的邏輯連接可以分為永久虛電路和交換虛電路。永久虛電路是指在幀中繼終端之間建立永久的虛電路連接，以建立永久虛電路為基礎傳送數據業務。交換虛電路是指在兩個幀中繼終端之間通過呼叫建立的虛電路，，在建立了的交換虛電路上傳送數據業務，當傳送完畢以后，終端通過呼叫清除操作來拆除該虛電路。
2、幀中繼的協議模型
幀中繼的協議是以OSI/RM為基礎，協議模型僅包含二層，即物理層和數據鏈路層的核心功能，協議模型如下圖2。幀中繼數據鏈路層的核心功能用來支持幀中繼承載業務，其主要功能如下表2的6項。
圖2：幀中繼的協議模型
表2：幀中繼數據鏈路層的核心功能
3、幀中繼的特點
幀中繼技術是在X.25分組交換技術基礎上發展起來的。發展幀中繼的原因是X.25分組交換網的傳輸效率低、附加開銷大效率低，不能滿足用戶的需求。在開發X.25時，因傳輸誤碼率高達10-3，故在每個節點都采用了存儲-轉發方式，確定了十分復雜的檢錯、糾錯、重發等機制。為保證傳輸質量，每個節點都需做這些重復工作，導致端到端傳輸延時大、傳輸速率和傳輸效率低。故X.25己不能滿足目前對數據通信高吞吐量、低延時、高效率的需求。因此，與X.25相比凸顯了如下特點，如下表3-1所示。另外，幀中繼和現有通信方式（X.25、電路交換等）的性能比較見下表3-2。
表3-1：幀中繼的特點
表3-2：幀中繼與其他通信方式的性能比較
4、幀中繼帶寬管理的三個參數
由于幀中繼采用了非強制性的擁塞管理，為了防止網絡過度擁塞或某一用戶大量地發送數據而影響其他用戶的服務質量，幀中繼對用戶所能使用的帶寬進行了一定的控制。幀中繼的帶寬管理包含3個參數：
1）承諾信息速率（CIR）：用戶在入網時，與網絡運營商所簽訂的合同中，運營商所保證提供的最低用戶數據傳送速率即為承諾信息速率（CIR，Commitment information rate）。網絡運營商根據合同中的CIR向用戶收取費用。
2）承諾突發長度（Bc）：承諾突發長度是指在指定的時間間隔Tc內，網絡運營商所承諾的用戶最大發送數據比特數。
Bc = Tc×CIR
3）超突發長度（Be）：超突發長度是指在指定的時間間隔Tc內，網絡運營商允許用戶超過Bc所發送的數據比特數。網絡對這部分超額發送的數據盡力傳送，但不保證。
具體做法是，網絡根據上述參數在給定的時間間隔Tc中，對用戶所發送的數據進行計數。對Bc即承諾部分的數據給以放行；對Be即超過部分也給以放行，但在幀頭中打上“丟棄指示”標志，在網中傳輸遇到擁塞則丟棄該幀；對超過Bc +Be的部分，在用戶-網絡接口處即遭丟棄。在網絡運行初期，為保證用戶CIR內數據的傳送，可使中繼線容量等于經過該中繼線的所有PVC的CIR之和，在運行的過程中隨著經驗的不斷積累可逐步增加PVC的容量，以保證帶寬資源的充分利用。
5、幀中繼技術的標準化
ITU-T的幀中繼的相關標準有：LAPD、LAPE/Q.922、I.122等，它們定義了幀中繼服務的永久虛電路（PVC）；建議Q.931定義了幀中繼服務的交換虛電路(SVC）的呼叫建立過程；LAPD用于ISDN的D通道，是幀中繼的基礎，LAPD對應的ITU-T建議書是I.441/Q.921；LAPE對應的ITU-T建議書是Q.922；I.233、I.365.1、I.370、I.372定義相關承載業務要求；等等。
我國通信標準化組織，依據上述ITU-T建議，也制定了幀中繼的一系列相關通信行業標準，欲了解的請進入。
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