Сети Frame Relay

Сети Frame Relay - новые сети, которые лучше подходят для передачи пульсирующего трафика локальных сетей по сравнению с сетями Х.25, это преимущество проявляется только тогда, когда каналы связи приближаются по качеству к каналам локальных сетей, а для глобальных каналов такое качество обычно достижимо только при использовании волоконно-оптических кабелей.

Преимущество сетей Frame Relay заключается в их низкой протокольной избыточности и дейтаграммном режиме работы, что обеспечивает высокую пропускную способность и небольшие задержки кадров. Надежную передачу кадров технология Frame Relay не обеспечивает. Сети Frame Relay специально разрабатывались как общественные сети для соединения частных локальных сетей. Они обеспечивают скорость передачи данных до 2 Мбит/с.

Особенностью технологии Frame Relay является гарантированная поддержка основных показателей качества транспортного обслуживания локальных сетей - средней скорости передачи данных по виртуальному каналу при допустимых пульсациях трафика.

Технология Frame Relay (ретрансляция кадров) ориентирована на использование в сетях с коммутацией пакетов. Сама технология охватывает только физический и канальный уровень. Сетью Frame Relay принято считать любую сеть, использующую на нижних двух уровнях управления одноименную технологию. Основное отличие Frame Relay от Х.25 - в механизме обеспечения достоверности информации.

Технология FR разрабатывалась с учетом высоких скоростей передачи данных и низкого уровня ошибок в современных сетях. Сеть Frame Relay ориентирована на хорошие цифровые каналы передачи информации и в ней отсутствует проверка выполнения соединения между узлами и контроль достоверности информации (контроль за появлением ошибок) на канальном уровне, а именно на этом уровне в FR выполняется мультиплексирование потока данных в кадры. Каждый кадр канального уровня содержит заголовок, который используется для маршрутизации трафика. Контроль достоверности передачи осуществляется на верхних уровнях модели. При обнаружении ошибки повторная передача кадра не производится, а искаженный кадр просто выбрасывается.

Таким образом, в сети Frame Relay обеспечивается гарантированная согласованная скорость передачи информации.

Основу Frame Relay составляют виртуальные каналы (virtual circuits). Виртуальный канал в сети Frame Relay представляет собой логическое соединение, создаваемое между двумя устройствами передачи данных в сети Frame Relay.

В сети Frame Relay используется два типа виртуальных каналов - коммутируемые (SVC) и постоянные (РVС). Процесс передачи данных с использованием SVC состоит из четырех последовательных фаз:

• установление вызова (Call Setup) - на этом этапе создается виртуальное соединение между двумя DTE;

• передача данных (Data Transfer) - непосредственная передача данных;

• ожидание (Idle) - передача данных через уже существующее виртуальное соединение не производится; если период ожидания превысит установленное значение, соединение может быть завершено автоматически;

• завершение вызова (Call Termination) - выполняются операции, необходимые для завершения соединения.

Постоянные каналы представляют собой постоянное соединение, обеспечивающее информационный обмен между двумя передающими - устройствами. Процесс передачи данных по каналу PVC имеет всего две фазы: передача данных и ожидания.

Для обозначения виртуальных каналов в сети Frame Relay используются идентификаторы DLCI определяющие номер виртуального порта для процесса пользователя.

В технологии Frame Relay используются протоколы только на физическом и канальном уровнях.

Протокол канального уровня LAP-F в сетях Frame Relay имеет два режима работы – основной (core) и управляющий (control). В основном режиме, кадры передаются без преобразования и контроля, как и в коммутаторах локальных сетей. За счет этого сети Frame Relay обладают весьма высокой производительностью, так как кадры в коммутаторах не подвергаются преобразованию, а сеть не передает квитанции подтверждения между коммутаторами на каждый пользовательский кадр. Пульсации трафика передаются сетью Frame Relay достаточно быстро и без больших задержек.

При таком подходе уменьшаются накладные расходы при передаче пакетов локальных сетей, так как они вкладываются сразу в кадры канального уровня.

Кадр протокола Frame Relay содержит минимально необходимое количество служебных полей. Его формат, реализованный в соответствии с протоколом HDLC. В поле заголовка кадра размещается информация, используемая для управления виртуальными соединениями и процессами передачи данных в сети (в частности, поле адреса, содержащее адреса сетевых узлов источника и получателя кадра).

Поле данных в кадре Frame Relay имеет переменную длину (но не более 8000 байт, большинство сетей Frame Relay использует кадры длиной 1024 байт) и предназначено для переноса блоков данных протоколов верхних уровней. Поле FCS содержит 16-разрядную контрольную сумму всех полей кадра Frame Relay, за исключением поля «флаг».

Проверка достоверности преобразования информации в сетях Frame Relay выполняется на верхних уровнях управления, искаженные кадры не корректируют, а просто выбрасывают.

Поддержка «качества обслуживания» обеспечивается выполнением Заказа качества обслуживания, в котором указывается согласованная скорость передачи данных (Committed Information Rate) и некоторые дополнительные параметры: гарантируемый объем передаваемых данных и не гарантируемый объем передаваемых данных. Если пользователь сам нарушает согласованную скорость ввода информации в сеть, кадр с такой информацией получает низший приоритет обслуживания и ему не гарантируется «качество обслуживания», он может быть даже выброшен из сети в случае перегрузки последней.

Использование сетей Frame Relay

Услуги Frame Relay обычно предоставляются теми же операторами, которые эксплуатируют сети Х.25. Большая часть производителей выпускает сейчас коммутаторы, которые могут работать как по протоколам Х.25, так и по протоколам Frame Relay.

Технология Frame Relay имеет в корпоративных и территориальных сетях.

Надежность работы всех компонентов сети очень высока: имеются средства внутренней эффективной диагностики состояния компонентов, неработоспособные компоненты сразу блокируются, и поток кадров идет в обход их. На магистральных каналах сети обычно используются волоконно-оптические кабели, а на каналах доступа может использоваться витая пара, но с вероятностью искажения данных не хуже 10^-6.

По сетям Frame Relay возможно передача видео- и голосовой информации, так как при использовании хороших каналов связи задержки передачи возникают крайне редко, и они минимальны. Для передачи речи используются специальные голосовые маршрутизаторы, которые голосовому трафику обеспечивают наивысший приоритет, а сам трафик разбивается на короткие кадры со временем передачи каждого кадра примерно 5-10 мс.

Основные способы доступа к сетям это – выделенные каналы, каналы ISDN для передачи голосового трафика, коммутируемые телефонные линии, но через сети Х.25.

Ввиду преобладания в коммерческих сетях Frame Relay услуг постоянных коммутируемых каналов и гарантированной пропускной способности, эти сети предоставляют услуги, очень похожие на услуги дробных выделенных линий Т1/Е1, но только за существенно меньшую плату.

При использовании PVC сеть Frame Relay хорошо подходит для объединения локальных сетей с помощью мостов, так как в этом случае от моста не нужна поддержка механизма установления виртуального канала, что требует некоторого программного «интеллекта».

Чаще доступ к сетям Frame Relay реализуют не удаленные мосты, а маршрутизаторы, которые в случае поддержки на последовательных портах протокола Frame Relay как основного называют устройствами доступа FRAD. Так как сети Frame Relay передают кадры с небольшими задержками, с их помощью часто передают трафик сетей SNA, особенно в том случае, когда они используют такие чувствительные к задержкам протоколы, как SDLC (фирменный протокол канального уровня компании IBM).

Достоинства технологии Frame Relay:

• гарантированное качество обслуживания – гарантированная согласованная скорость передачи данных;

• высокая надежность функционирования сети;

• возможность передавать чувствительный к временным задержкам трафик: оцифрованный голос, видеоинформацию;

• простые и достаточно дешевые средства управления.

Недостатки технологии Frame Relay:

• использование дорогостоящих качественных каналов связи;

• не обеспечивается достоверность доставки кадров (возможна потеря кадров в процессе передачи);

• возможна перезагрузка отдельных узлов сети ввиду отсутствия повсеместного эффективного контроля за трафиком.

Виртуальные каналы в качестве основы построения корпоративной сети имеют один недостаток - при большом количестве точек доступа и смешанном характере связей необходимо большое количество виртуальных каналов, каждый из которых оплачивается отдельно. В сетях с маршрутизацией отдельных пакетов, таких как TCP/IP, абонент платит только за количество точек доступа, а не за количество связей между ними.