Технология Frame Relay

Ретрансляция кадров {Frame Relay, FR) — технология доставки сообщений в сетях передачи данных с коммутацией пакетов.

В разработке стандартов Frame Relay приняли участие три организации:

• • Frame Relay Forum (FRF) — международный консорциум, включающий в себя свыше 300 поставщиков оборудования и услуг, среди которыхВ 3Com, Northern Telecom, Digital, Cisco, Netrix, Ascom Timeplex, NewbridgeВ Networks, Zilog и др.;
• • ANSI — Американский национальный институт по стандартизации;
• • ITU-T — Международный союз электросвязи.

В 1988 г. ITU-T (в то время CCITT) принял Рекомендацию 1.122 «Обеспечение дополнительного пакетного режима», которая использовалась как часть серии стандартов ISDN. Комитет ANSI Tl SI занялся развитиемВ положений 1.122, завершившимся принятием стандартов, полностью определяющих Frame Relay. Стандарт T 1.606 был одобрен в 1990 г., а остальныеВ стандарты (Т1.617, Т1.618) приняты в 1991 г.

Принципы построения и компоненты сети Frame Relay. Физически сети FR образуют ячеистую структуру коммутаторов. Компоненты:

• • оконечное оборудование данных (Data Terminal Equipment, DTE);
• • оконечное оборудование каналов передачи данных (Data Circuitterminating Equipment, DCE);
• • FR-адаптеры и FR-интерфейсы (FR assembler/disassembler, FRAD).

Требования технологии Frame Relay:

• • оконечные устройства должны поддерживать интеллектуальные протоколы более высоких уровней модели ISO/OSI;
• • каналы связи должны быть свободны от ошибок;
• • прикладные средства должны уметь осуществлять различные передачи.

Виртуальные каналы. Основу Frame Relay составляют виртуальные каналы (Virtual Circuits). Виртуальный канал в сети FR представляет собойВ логическое соединение, которое создается между двумя устройствами DTEВ и используется для передачи данных.

В сети Frame Relay используется два типа виртуальных каналов коммутируемые {Switched Virtual Circuits, SVC) и постоянные (PermanentВ Virtual Circuits, PVC).

SVC устанавливается динамически. Для него стандарты передачи сигналов определяют, как узел должен устанавливать, поддерживать и сбрасывать соединение. Процесс передачи данных с использованием SVC состоит из четырех последовательных фаз:

• • установление вызова (Call Setup) — создастся виртуальное соединение между двумя DTE;
• • передача данных (Data Transfer) — фаза непосредственной передачиВ данных;
• • ожидание (Idle) — виртуальное соединение еще существует, но передача данных через него уже не производится; если период ожидания превысит установленное значение тайм-аута, соединение может быть завершеноВ автоматически;
• • завершение вызова (Call Termination) — фаза завершения соединения.

PVC включает в себя конечные станции, среду передачи и все коммутаторы, расположенные между конечными станциями. После установки PVC для него резервируется определенная часть полосы пропускания, и двум конечным станциям не требуется устанавливать или сбрасывать соединение.

Процесс передачи данных по каналу PVC имеет всего две фазы:

• • передача данных — фаза непосредственной передачи данных;
• • ожидание — виртуальное соединение существует, однако передачаВ данных через него не производится.

В отличие от SVC, постоянный канал PVC не может быть автоматически разорван в том случае, если он не используется для передачи данных.

PVC имеют два преимущества над SVC:

• • могут обеспечить более высокую производительность, так как соединение устанавливается предварительно и впоследствии не разрывается;
• • обеспечивают лучший контроль над сетью, так как провайдер илиВ сетевой администратор может выбирать путь, по которому будут передаваться кадры.

Однако и SVC имеют ряд преимуществ над PVC:

• • могут имитировать сети без установления соединений (необходимо, В если пользователь использует приложение, которое не может работатьВ в сети с установлением соединения);
• • используют полосу пропускания только тогда, когда это необходимоВ (PVC должны постоянно ее резервировать на тот случай, если она понадобится);
• • требуют меньшей административной работы, поскольку устанавливаются автоматически, а не вручную.

Однако режим SVC не получил широкого распространения в силу сложности в реализации. Как следствие, PVC является наиболее распространенным режимом связи в сети FR.

Формат блока данных. На рис. 4.20 приведен формат кадра Frame Relay.

Рис. 4.20. Формат кадра Frame Relay.

Поле Флаг обрамляет кадр Frame Relay.

Поле Заголовок содержит:

• • поле Идентификатор канала передачи данных (Data Link Connection Identifier, DLCI), определяет абонентский адрес в сети Frame Relay (стан дарт FRF), состоит из шести бит первого октета и четырех бит второго октета заголовка кадра (стандарты ANSI и ITU-T допускают размер заголовка до 4 байт);
• • поле Запрос/Ответ {Command/Response, CR) в 2 бита, зарезервировано для возможного применения в различных протоколах более высокихВ уровней модели ISO/OSI;
• • бит Расширение адреса {Extended Address, ЕА), устанавливаетсяВ в конце каждого октета заголовка и указывает на наличие/отсутствие расширения заголовка Frame Relay на целое число дополнительных октетовВ с целью указания адреса, состоящего более чем из 10 бит, причем если битВ имеет значение 1, то данный октет в заголовке последний;
• • бит Уведомление приемника о явной перегрузке {Forward ExplicitВ Congestion Notification, FECN), устанавливается аппаратурой канала данныхВ в 1 для уведомления получателя сообщения о том, что произошла перегрузка в направлении передачи данного кадра;
• • бит Уведомление источника о явной перегрузке {Backward ExplicitВ Oongestion Notification, BECN)_f устанавливается аппаратурой канала данных в 1 для уведомления источника сообщения о том, что произошла перегрузка в направлении, обратном направлению передачи содержащего этотВ бит кадра, после чего источник должен снизить интенсивность передаваемого потока данных;
• • бит Разрешения сброса {Discard Eligibility, DE), устанавливается в 1 битВ (либо аппаратурой канала данных, либо оконечным оборудованием) в случае явной перегрузки и указывает на то, что данный кадр может быть уничтожен в первую очередь.

Информационное поле {Data) содержит данные пользователя и состоит из целого числа октетов. Его максимальный размер определен стандартомВ FRF и составляет 1600 байт (минимальный размер — 1 байт), но возможныВ и другие максимальные размеры (вплоть до 4096 байт). СодержаниеВ информационного поля пользователя передается без внесения изменений.

Поле контрольная сумма (FCS), длина которого 2 байта, используется для обнаружения возможных ошибок при передаче. Содержит 16-разряд-ную контрольную сумму всех нолей кадра Frame Relay, за исключениемВ поля Флаг.

Адресация в сетях Frame Relay. Для идентификации виртуальных каналов в сети Frame Relay используется DLCI, который определяет номерВ виртуального порта для процесса пользователя. Обычно идентификаторВ DLCI имеет только локальное значение и не является уникальным в пределах сети. Конкретные значения DLCI для каждого пользователя определяются провайдером сервиса FR.

Дополнение в виде глобальной адресации позволяет применять идентификаторы узлов. При использовании этого дополнения значения, вставленные в поле DLCI блока данных, являются глобально значимымиВ адресами индивидуальных устройств конечного пользователя (например, В маршрутизаторов). Аппаратура канала данных обязана обладать способностью определения принадлежности проходящего кадра конкретному PVC. В Внутри сети Frame Relay могут использоваться различные сетевые адреса.

Для разных интерфейсов одно и то же значение DLCI может применяться многократно.

Отличия протокола Frame Relay от HDLC состоят в следующем:

• • Frame Relay нс предусматривает передачу управляющих сообщений;
• • для передачи служебной информации используется специальноВ выделенный канал сигнализации;
• • отсутствует нумерация последовательно передаваемых (принимаемых) кадров, так как протокол FR не имеет никаких механизмов для подтверждения правильно принятых кадров.

Применение технологии Frame Relay. Данная технология применяется как для управления пульсирующим трафиком между локальными сетямиВ и территориальной сетью, так и для передачи голоса.

Достоинства и недостатки Достоинства:

• • малое время задержки;
• • простой формат кадров, содержащих минимум управляющей информации, следствием чего является высокая эффективность передачи данныхВ (в предположении, что канал надежен);
• • независимость от протоколов верхних уровней модели ISO/OSI;
• • предсказуемая пропускная способность;
• • возможность контроля работоспособности (нагруженности) канала;
• • возможность приоритезации разнородного трафика (для каждогоВ типа трафика можно организовать свое виртуальное соединение).

Недостатки:

• • Frame Relay не различает протоколы вышележащих уровней, а следовательно, нельзя приоритезировать трафик без организации дополнительных виртуальных соединений, что песет дополнительные накладныеВ расходы;
• • отсутствие широковещательного множественного доступа;
• • нет встроенных функций контроля доставки и управления потокомВ кадров (функции управления потоком выполняются протоколами верхнихВ уровней).