基本概念

定義

Frame Relay 是一種傳統的廣域網路技術，用於透過服務供應商的網路連接遠端據點。它主要在第二層（資料鏈結層）運作，並以可變長度的訊框來傳送使用者資料。在 MPLS、電信級乙太網路、寬頻 VPN 和 SD-WAN 普及之前，Frame Relay 被廣泛應用於企業廣域網路的連線。

其核心概念是基於虛擬電路的通訊方式。組織不需要在每一對據點之間安裝專用的實體專線，而是可以將各個據點連接到 Frame Relay 供應商的網路，並使用邏輯路徑在不同地點之間交換資料。

現在 Frame Relay 大多被視為傳統技術，但對於網路發展史、認證考試研讀、電信網路遷移、舊有企業廣域網路維護，以及老舊分支機構或工業網路仍在運作的現代化專案來說，它仍然很重要。

核心意涵

Frame Relay 可以理解為一種共享式的電信廣域網路服務，它在客戶路由器之間提供私有的邏輯連線。客戶路由器將訊框發送到供應商網路中，供應商網路會透過正確的虛擬電路交換這些訊框，並將其送達遠端據點。

客戶通常管理路由器、IP 位址、路由協定和應用程式，而電信業者則管理 Frame Relay 雲端及其內部的虛擬電路服務。這種分工方式，對於需要多據點連線但又不想自行建置完整實體私有網路的組織來說，極具吸引力。

Frame Relay 本身並非 IP 路由協定。它可以承載 IP 流量，但提供的是 IP 層之下的第二層傳輸架構。

理解 Frame Relay 的最佳方式，是將其視為一種傳統的第二層廣域網路服務，它透過共享的供應商基礎架構中的虛擬電路來連接遠端網路。

廣域網路服務如何承載資料

虛擬電路

Frame Relay 使用虛擬電路在端點之間建立邏輯路徑。虛擬電路並非從一個據點到另一個據點的專用纜線，而是在供應商網路中開通的邏輯連線。

永久虛擬電路（PVC）是企業 Frame Relay 部署中最常見的類型。即使沒有流量傳送，PVC 也會保持設定並維持可用狀態。這使得它適用於需要定期通訊的分支機構、資料中心和總部連線。

在某些環境中可以動態建立交換式虛擬電路（SVC），但 PVC 更為常見，因為它們在規劃、開通、監控和故障排除方面都比較容易。

DLCI 識別碼

資料鏈路連接識別碼（DLCI）用於識別本地 Frame Relay 介面上的虛擬電路。當路由器將訊框發送到供應商網路時，DLCI 會告訴本地的 Frame Relay 交換器，該訊框屬於哪一條邏輯路徑。

DLCI 通常僅具有本地意義。這意味著相同的 DLCI 號碼在不同的存取線路上可能代表不同的意義。服務供應商會在其內部網路中對應這些本地 DLCI，以便訊框能夠到達正確的遠端端點。

正確的 DLCI 對應至關重要。如果 DLCI 錯誤，即使實體存取電路已接通，流量也可能失敗。

供應商雲端

網路圖通常將 Frame Relay 描繪成一朵雲。這朵雲代表了電信業者的交換基礎架構。客戶透過存取電路連接到雲端，而電信業者則根據虛擬電路的設定在內部交換訊框。

這種模式讓多個分支機構能夠透過單一服務供應商的基礎架構進行通訊。分支機構可以使用一條連接到供應商網路的實體線路，同時透過不同的虛擬電路與多個遠端據點聯繫。

雲端簡化了實體佈線的問題，但需要仔細的邏輯設計、路由設定，並與供應商協調。

承諾資訊速率

承諾資訊速率（CIR）是供應商承諾在正常條件下為虛擬電路支援的資料速率。它幫助客戶和電信業者定義每條邏輯路徑的預期流量容量。

Frame Relay 可以在網路資源可用時，允許流量突發超過 CIR。然而，在壅塞期間，超出的流量可能會被標記或丟棄。這有助於高效率地共享網路使用，但需要仔細規劃。

CIR 是最重要的服務設計參數之一，因為它影響成本、應用程式效能和壅塞行為。

壅塞訊號

Frame Relay 包含了壅塞通知機制。FECN（向前明確壅塞通知）用於指示訊框傳送方向上的壅塞情況。BECN（向後明確壅塞通知）則通知發送端，在相反方向上存在壅塞。

DE 位元（可丟棄資格位元）會標記那些在壅塞時可能最先被丟棄的訊框。這有助於供應商網路在流量超出承諾水準時管理過載。

這些機制在當時很有用，但它們不像現代的廣域網路流量工程系統那樣具有應用程式感知能力或靈活性。

主要特性

第二層傳輸

Frame Relay 主要作為第二層傳輸服務運作。它在廣域網路供應商網路中，於客戶路由器之間傳送訊框。客戶的路由器通常負責處理該層之上的 IP 路由和應用程式流量。

這種分離允許企業執行自己的路由設計，同時使用電信業者的 Frame Relay 網路作為底層傳輸服務。

在大多數商業部署中，Frame Relay 承載 IP 流量，儘管該技術本身並不限於 IP。

邏輯連線取代完整實體網狀網路

虛擬電路的使用，讓組織避免了在每一對據點之間安裝單獨的實體電路。對於擁有眾多分支機構的企業來說，這尤其有價值。

公司可以將分支機構連接到 Frame Relay 網路，並定義到總部、資料中心或選定區域據點的邏輯連線。這比建立大型的實體專線網狀網路更有彈性。

其代價是邏輯設計變得重要。PVC 的佈局、路由行為和 CIR 分配都需要仔細規劃。

統計多工

Frame Relay 使用統計多工技術，這意味著供應商的網路容量可以根據實際流量需求，在眾多客戶和虛擬電路之間共享。這符合許多商業應用程式流量突發的特性。

當許多電路處於靜止狀態時，可用容量可以被有效利用。當許多電路同時變得繁忙時，則可能發生壅塞。

與完全專用的容量相比，這種設計降低了成本，但需要流量監控和效能管理。

比舊式封包網路更低的額外負擔

Frame Relay 是為更乾淨的數位網路而設計，並移除了許多與 X.25 等舊技術相關的繁重錯誤修正功能。它通常將重傳和可靠性交給更高層的協定處理。

這種較低的額外負擔提高了許多資料應用程式的效率，並使 Frame Relay 在其巔峰使用時期更適合企業 IP 流量。

簡化的設計是 Frame Relay 在 1990 年代和 2000 年代初期成為熱門廣域網路服務的原因之一。

常見部署模式

中樞與分支 ( hub-and-spoke )

中樞與分支是最常見的 Frame Relay 拓撲之一。許多分支辦公室透過 PVC 連接到中央總部或資料中心。分支對分支的流量通常會經過中樞。

當大多數流量自然地流向中央系統時，這種設計具有成本效益。與全網狀相比，它減少了虛擬電路的數量。

缺點是依賴中樞。如果中樞路由器、存取電路或中央容量過載或無法使用，許多分支機構都可能受到影響。

全網狀 ( full mesh )

全網狀拓撲在所有據點之間提供直接的虛擬電路。這支援直接的 branch-to-branch 通訊，無需將流量通過中央中樞。

全網狀可以改善分散式通訊的效能，但隨著據點數量增加，它會變得複雜且成本高昂。每增加一個新據點，就需要多條額外的 PVC。

這種設計通常保留給規模較小的網路，或是據點間流量需求非常強的環境。

部分網狀 ( partial mesh )

部分網狀直接連接選定的據點，同時讓其他據點透過中樞保持連接。它平衡了成本、效能和複雜性。

重要的區域辦公室或資料中心可能擁有直接的 PVC，而較小的分支機構則可能使用基於中樞的連線。當流量模式部分集中、部分分散時，這種設計非常有用。

部分網狀的規劃需要清楚了解應用程式的流量流向和據點的重要性。

常見使用案例

分支辦公室連線

分支辦公室的廣域網路連線是最常見的 Frame Relay 使用案例。銀行、零售連鎖店、保險公司、政府機構和分散式企業使用 Frame Relay 將眾多分支機構連接到總部或中央資料中心。

分支機構可以透過廣域網路存取電子郵件、檔案伺服器、交易系統、資料庫、內部應用程式和報表平台。

Frame Relay 的吸引力在於，它減少了對許多單獨專線的需求，同時仍提供受管理的私有廣域網路服務。

區域網路互連

Frame Relay 也被用於長距離連接區域網路。每個地點的路由器將本地使用者連接到 Frame Relay 廣域網路，讓不同的辦公室區域網路能夠相互通訊。

這在網際網路 VPN、MPLS 和雲端網路普及之前非常有用。它為企業提供了一種結構化的方式，透過電信服務連接多個私有網路。

透過 Frame Relay 進行的區域網路互連，通常需要仔細的 IP 位址規劃、路由協定設定和 PVC 對應。

資料中心存取

許多組織使用 Frame Relay 將分支機構連接到集中式資料中心。舊式的企業應用程式通常託管在總部或中央運算設施中，因此分支機構需要可靠地存取這些系統。

PVC 允許遠端辦公室存取核心應用程式、資料庫、終端機服務、交易平台和檔案系統。

資料中心存取需要適當的 CIR 規劃，因為許多分支機構可能會競爭中央的廣域網路容量。

銀行與交易網路

銀行和基於交易的組織使用 Frame Relay 進行分支機構連線、ATM 存取、支付系統、後台通訊和金融資料交換。

這些環境需要在眾多地點之間進行受管理的連線。在新的廣域網路技術成熟之前，Frame Relay 為連接分散的據點提供了一個實用的服務模型。

在這些部署中，可靠性、備援電路、監控以及與服務供應商的協調非常重要。

零售與銷售點系統

零售連鎖店使用 Frame Relay 將門市與中央系統連接起來，用於銷售回報、庫存更新、信用卡授權、定價資料和營運管理。

中樞與分支的設計很常見，因為門市通常主要需要與總部或中央資料中心通訊。

許多零售網路後來遷移到 MPLS、寬頻 VPN 或 SD-WAN，但 Frame Relay 在早期的多據點零售網路中扮演了重要角色。

傳統工業與公用事業網路

一些工業、運輸和公用事業系統使用 Frame Relay 進行遠端據點通訊。變電站、監控站、控制中心、管線和現場辦公室可以透過電信業者管理的廣域網路電路連接起來。

如今，這些環境仍可能出現在現代化專案中。工程師可能需要了解 Frame Relay，以便在網路升級期間更換舊路由器、遷移電路或維持服務連續性。

在這種情況下，主要任務通常是受控的遷移，而非新的 Frame Relay 部署。

重要術語

PVC

PVC，即永久虛擬電路，是 Frame Relay 網路中兩個端點之間預先設定好的邏輯路徑。即使沒有流量流動，它也會保持可用狀態。

PVC 被廣泛使用，因為企業據點通常需要穩定、可預測的連線。

DLCI

DLCI 用於識別本地 Frame Relay 介面上的虛擬電路。它告訴路由器和供應商網路，訊框應該遵循哪條邏輯路徑。

由於 DLCI 僅具有本地意義，因此文件記錄很重要。同一個號碼可以在不同的存取線路上有不同的用途。

CIR

CIR 代表承諾資訊速率。它定義了在正常的供應商服務條件下，虛擬電路的保證流量速率。

超過 CIR 的流量可能被允許作為突發流量，但在壅塞期間可能會被標記或丟棄。

FECN 與 BECN

FECN 和 BECN 是壅塞通知位元。FECN 指示順向的壅塞，而 BECN 則通知發送方關於反向的壅塞情況。

這些訊號幫助路由器和網路對壅塞做出反應，儘管與現代的流量控制系統相比，它們的功能有限。

DE 位元

可丟棄資格位元（DE 位元）會標記那些在網路壅塞時可以優先丟棄的訊框。

超過承諾速率的流量，通常更有可能被標記為可丟棄。

在其時代的優勢

比完整的專線網狀網路成本更低

Frame Relay 透過在共享的供應商基礎架構上，以虛擬電路取代許多實體專線，降低了多據點廣域網路連線的成本。

這對於擁有眾多分支機構和集中式應用程式的組織尤其有價值。

靈活的據點擴展

新增分支機構不一定需要建立到其他所有據點的實體連線。供應商可以透過 Frame Relay 網路開通邏輯 PVC。

這使得 Frame Relay 比大型專線網狀網路，更能滿足許多企業網路的擴展需求。

高效率利用供應商容量

統計多工允許電信業者在客戶和虛擬電路之間有效共享容量。與為每條連線永久保留完整的實體容量相比，這更符合流量突發的資料傳輸特性。

這種模式有助於降低成本，儘管壅塞管理仍然很重要。

實用的受管理廣域網路模型

Frame Relay 為客戶提供了一種電信業者管理的廣域網路傳輸服務，同時允許他們在自己的路由器上控制路由和應用程式。

對於需要私有廣域網路連線，但又不想自行建置底層供應商基礎架構的組織來說，這種模型很實用。

限制與現代關聯性

傳統技術地位

現今的網路很少選用 Frame Relay。大多數組織現在使用 MPLS、乙太網路服務、IPsec VPN、私有光纖、寬頻廣域網路、SD-WAN 或雲端連線。

現有的 Frame Relay 環境通常是必須被支援、記錄或遷移的傳統系統。

對雲端應用程式的適用性有限

Frame Relay 是為集中式企業應用程式的時代設計的，而非現代的雲端優先架構。SaaS、即時協作、雲端儲存和基於網際網路的工作負載，通常需要更靈活的路由和更高的頻寬。

現代廣域網路技術為雲端分流、加密、動態路徑選擇、應用程式感知和集中式政策提供了更好的支援。

路由複雜性

Frame Relay 網路的行為可能像非廣播多重存取環境。路由協定可能需要針對鄰居、水平分割、子介面或廣播處理進行特殊設定。

這些細節使 Frame Relay 成為網路工程教育和故障排除中的重要主題。

遷移壓力

許多電信業者已經淘汰或減少了對 Frame Relay 服務的支援。硬體、專業知識和服務可用性可能有限。

仍在使用 Frame Relay 的組織，應在服務淘汰或設備故障造成緊急風險之前，規劃遷移。

遷移規劃

記錄現有電路

遷移應從完整的文件記錄開始。工程師應識別據點、存取電路、路由器、DLCI、PVC、CIR 值、IP 位址、路由協定、應用程式和電信業者記錄。

許多舊網路包含未記錄的路徑。在不了解其角色的情況下移除電路，可能會中斷業務運作。

分析應用程式相依性

舊的 Frame Relay 網路可能承載著交易系統、終端機工作階段、監控流量、控制資料或分支機構應用程式。在遷移之前，應識別這些相依性。

替換的網路必須支援所需的頻寬、延遲、安全性、定址、路由和可用性。

選擇替代服務

替代選項可能包括 MPLS、電信級乙太網路、專線、寬頻 VPN、IPsec VPN、SD-WAN、雲端互連或混合廣域網路。

正確的選擇取決於據點重要性、應用程式需求、預算、電信業者可用性、安全要求和雲端策略。

切換前測試

分階段遷移可以降低風險。可以在舊的 Frame Relay 服務仍然可用時，測試新的電路或通道。關鍵據點應有回退計畫。

測試應包括路由、應用程式存取、效能、容錯移轉、監控和使用者驗證。

謹慎淘汰舊服務

只有在監控確認沒有重要流量殘留後，才應淘汰舊電路。應更新電信業者帳單、路由器設定、監控工具和文件記錄。

安全的淘汰可防止不必要的成本，並避免在未來的故障排除中造成混淆。

現今，Frame Relay 主要是一種傳統的廣域網路技術，但理解其虛擬電路模型對於遷移、故障排除和網路教育仍然很有價值。

與其他廣域網路技術的比較

Frame Relay 與專線

專線提供專用的點對點連線。Frame Relay 則透過共享的供應商基礎架構提供邏輯虛擬電路。

專線效能可預測，但對於許多據點來說可能變得昂貴。Frame Relay 降低了多據點廣域網路的成本和複雜性。

Frame Relay 與 X.25

X.25 較為老舊，並包含較多的網路層級錯誤修正。Frame Relay 因為是為更乾淨的數位鏈路設計，所以更輕量、更有效率。

Frame Relay 成為許多 X.25 資料網路應用的實用替代方案。

Frame Relay 與 MPLS

MPLS 成為企業廣域網路中 Frame Relay 的主要繼任者。它支援 IP VPN 服務、流量工程、服務品質和更具擴展性的電信業者管理網路。

許多企業在後來考慮 SD-WAN 或以雲端為導向的廣域網路模型之前，已將 Frame Relay 電路遷移到 MPLS。

Frame Relay 與 SD-WAN

SD-WAN 是一種現代廣域網路架構，可以使用寬頻、MPLS、LTE、5G、乙太網路或其他鏈路，並搭配集中式政策和應用程式感知路由。

與 Frame Relay 相比，SD-WAN 更適合雲端存取、加密覆蓋網路、動態容錯移轉和多鏈路最佳化。

結論

Frame Relay 是一種傳統的第二層廣域網路技術，它使用虛擬電路，透過電信業者管理的網路連接遠端據點。在 MPLS、乙太網路 VPN、寬頻 VPN 和 SD-WAN 普及之前，它幫助企業建立了具成本效益的多據點廣域網路。

其關鍵概念包括 PVC、DLCI、CIR、統計多工、FECN、BECN、可丟棄資格、供應商雲端，以及中樞與分支或網狀拓撲。常見的使用案例包括分支辦公室連線、區域網路互連、資料中心存取、銀行網路、零售銷售點系統，以及傳統的工業或公用事業通訊。

雖然 Frame Relay 不再是現代首選的廣域網路服務，但它對於傳統系統支援、遷移規劃、網路故障排除，以及從歷史角度理解基於電信業者的企業網路，仍然具有關聯性。仍依賴它的組織應記錄相依性，並規劃謹慎地遷移到較新的廣域網路技術。

常見問題

什麼是 Frame Relay 的簡單解釋？

Frame Relay 是一種傳統的廣域網路服務，它透過服務供應商網路內的虛擬電路來連接遠端據點。

它讓組織無需在每個地點之間使用專用的實體線路，即可連接分支機構和資料中心。

Frame Relay 在哪一層運作？

Frame Relay 主要在第二層，即資料鏈結層運作。

它可以承載 IP 流量，但其本身並非 IP 路由協定。

什麼是 DLCI？

DLCI，即資料鏈路連接識別碼，用於識別本地 Frame Relay 介面上的虛擬電路。

它幫助路由器和供應商網路知道訊框應該使用哪條邏輯路徑。

什麼是 PVC？

PVC，即永久虛擬電路，是 Frame Relay 網路中兩個端點之間預先設定好的邏輯連線。

PVC 常用於分支機構、總部和資料中心的連線。

Frame Relay 被用於什麼用途？

Frame Relay 被用於分支辦公室廣域網路、區域網路互連、資料中心存取、銀行網路、零售銷售點系統，以及傳統工業或公用事業網路。

它在 MPLS、網際網路 VPN 和 SD-WAN 普及之前特別有用。

現今仍在使用 Frame Relay 嗎？

Frame Relay 現在主要是一種傳統技術。新的部署很少見。

它可能仍然存在於舊的企業網路、電信遷移專案、訓練實驗室和傳統基礎架構環境中。

什麼取代了 Frame Relay？

Frame Relay 通常被 MPLS、電信級乙太網路、IPsec VPN、寬頻廣域網路、私有光纖以及後來的 SD-WAN 所取代。

正確的替代方案取決於應用程式需求、預算、安全要求、電信業者可用性和雲端策略。