Реле кадров

Frame Relay — это стандартизированная технология глобальной сети (WAN), которая определяет физический уровень и уровень канала передачи данных цифровых телекоммуникационных каналов с использованием методологии коммутации пакетов . Первоначально разработанный для транспортировки по инфраструктуре цифровой сети с интеграцией услуг (ISDN), сегодня он может использоваться в контексте многих других сетевых интерфейсов.

Сетевые провайдеры обычно реализуют Frame Relay для голоса ( VoFR ) и данных как метод инкапсуляции, используемый между локальными сетями (LAN) через WAN. Каждый конечный пользователь получает частную линию (или выделенную линию Frame Relay ) к узлу . Сеть Frame Relay осуществляет передачу по часто меняющемуся пути, прозрачному для всех широко используемых конечными пользователями протоколов WAN. Это дешевле, чем арендованные линии, и это одна из причин его популярности. Чрезвычайная простота настройки пользовательского оборудования в сети Frame Relay является еще одной причиной популярности Frame Relay.

С появлением Ethernet по оптоволокну, MPLS , VPN и выделенных широкополосных услуг, таких как кабельный модем и DSL , Frame Relay в последние годы стал менее популярным.

Техническое описание

Разработчики Frame Relay стремились предоставить телекоммуникационные услуги для экономичной передачи данных для прерывистого трафика между локальными сетями (LAN) и между конечными точками в глобальной сети (WAN). Frame Relay помещает данные в блоки переменного размера, называемые «кадрами», и оставляет любую необходимую коррекцию ошибок (например, повторную передачу данных) до конечных точек. Это ускоряет общую передачу данных. Для большинства услуг сеть предоставляет постоянный виртуальный канал (PVC), что означает, что клиент видит непрерывное выделенное соединение без необходимости платить за постоянную выделенную линию , в то время как поставщик услуг определяет маршрут прохождения каждого кадра. до места назначения и может взимать плату в зависимости от использования.

Предприятие может выбирать уровень качества обслуживания , отдавая приоритет одним кадрам и делая менее важными другие. Frame Relay может работать на дробных несущих T-1 или E1 или на полных T-carrier или E-carrier системных несущих . Frame Relay дополняет и обеспечивает услуги среднего уровня между базовой скоростью ISDN , которая обеспечивает полосу пропускания 128 кбит/с, и асинхронным режимом передачи (ATM), который работает аналогично Frame Relay, но на скоростях от 155,520 Мбит/с до 622,080 Мбит/с. ^{[ 1 ]}

В основе Frame Relay лежит более старая X.25 технология коммутации пакетов , предназначенная для передачи данных по аналоговым голосовым линиям. В отличие от X.25, разработчики которого ожидали аналоговых сигналов с относительно высокой вероятностью ошибок передачи, Frame Relay — это технология быстрой коммутации пакетов , работающая по каналам с низкой вероятностью ошибок передачи (обычно практически без потерь, как PDH ), что означает, что протокол не пытается исправлять ошибки. Когда сеть Frame Relay обнаруживает ошибку в кадре, она просто отбрасывает этот кадр. Конечные точки несут ответственность за обнаружение и повторную передачу пропущенных кадров. (Однако в цифровых сетях частота ошибок чрезвычайно мала по сравнению с аналоговыми сетями.)

Frame Relay часто служит для соединения локальных сетей (LAN) с основными магистралями , а также в общедоступных глобальных сетях (WAN), а также в средах частных сетей с выделенными линиями по линиям T-1. В период передачи требуется выделенное соединение. Frame Relay не обеспечивает идеальный путь для передачи голоса или видео, поскольку оба этих процесса требуют постоянного потока передач. Однако при определенных обстоятельствах для передачи голоса и видео используется Frame Relay.

Frame Relay возникла как расширение цифровой сети с интеграцией услуг (ISDN). Его разработчики стремились обеспечить возможность передачи данных в сети с коммутацией пакетов по технологии коммутации каналов. Эта технология стала самостоятельным и экономически эффективным средством создания глобальной сети.

Коммутаторы Frame Relay создают виртуальные каналы для подключения удаленных локальных сетей к глобальной сети. Сеть Frame Relay существует между граничным устройством локальной сети, обычно маршрутизатором, и коммутатором оператора связи. Технология, используемая оператором связи для передачи данных между коммутаторами, является различной и может отличаться в зависимости от оператора связи (т. е. для функционирования практическая реализация Frame Relay не должна полагаться исключительно на собственный механизм транспортировки).

Сложность технологии требует глубокого понимания терминов, используемых для описания того, как работает Frame Relay. Без четкого понимания Frame Relay трудно выявить неполадки в его работе.

Структура кадра Frame Relay по существу почти точно отражает структуру, определенную для LAP-D. Анализ трафика позволяет отличить формат Frame Relay от LAP-D отсутствием поля управления. ^{[ 2 ]}

Блок данных протокола

Каждый блок данных протокола Frame Relay (PDU) состоит из следующих полей:

Поле флага . Флаг используется для выполнения синхронизации канала передачи данных высокого уровня, который указывает начало и конец кадра с уникальным шаблоном 01111110. Чтобы гарантировать, что шаблон 01111110 не появится где-то внутри кадра, вставки и удаления битов . используются процедуры
Поле адреса . Каждое поле адреса может занимать либо октет 2–3, либо октет 2–4, либо октет 2–5, в зависимости от диапазона используемого адреса. Поле адреса из двух октетов содержит EA=БИТЫ РАСШИРЕНИЯ ПОЛЯ АДРЕСА и C/R=БИТ КОМАНДЫ/ОТВЕТА.
Поле адреса (2 октета)
1. DLCI — биты идентификатора соединения канала передачи данных. DLCI служит для идентификации виртуального соединения, чтобы принимающая сторона знала , какому информационному соединению принадлежит кадр. Обратите внимание, что этот DLCI имеет только локальное значение. Один физический канал может мультиплексировать несколько различных виртуальных соединений.
2. FECN, BECN, DE Биты . Эти биты сообщают о перегрузке:
  - FECN = бит уведомления о явной перегрузке вперед
  - BECN = бит обратного уведомления о явной перегрузке
  - DE = Отбросить бит соответствия
Информационное поле . Системный параметр определяет максимальное количество байтов данных, которые хост может упаковать в кадр. Хосты могут согласовать фактическую максимальную длину кадра во время установления вызова. Стандарт определяет максимальный размер информационного поля (поддерживаемый любой сетью) как минимум 262 октета. Поскольку сквозные протоколы обычно работают на основе более крупных информационных блоков, Frame Relay рекомендует, чтобы сеть поддерживала максимальное значение не менее 1600 октетов, чтобы избежать необходимости сегментации и повторной сборки конечными пользователями.
Поле контрольной последовательности кадра (FCS) . Поскольку нельзя полностью игнорировать частоту битовых ошибок в среде передачи, каждый коммутационный узел должен реализовать обнаружение ошибок, чтобы избежать потери полосы пропускания из-за передачи ошибочных кадров. Механизм обнаружения ошибок, используемый в Frame Relay, использует проверку циклическим избыточным кодом (CRC). в качестве основы

Контроль перегрузок

Сеть Frame Relay использует упрощенный протокол на каждом узле коммутации. Простота достигается за счет исключения управления потоком по каждому каналу. В результате предлагаемая нагрузка во многом определяет производительность сетей Frame Relay. Когда предлагаемая нагрузка высока из-за всплесков в некоторых службах, временная перегрузка на некоторых узлах Frame Relay приводит к падению пропускной способности сети. Поэтому сети Frame Relay требуют некоторых эффективных механизмов для контроля перегрузки.

Контроль перегрузки в сетях Frame Relay включает в себя следующие элементы:

Входной контроль. Это обеспечивает основной механизм, используемый в Frame Relay, для обеспечения гарантии требований к ресурсам после их принятия. В целом он также служит для достижения высокой производительности сети. Сеть решает, принимать ли новый запрос на соединение, основываясь на отношении дескриптора запрошенного трафика и остаточной пропускной способности сети. Дескриптор трафика состоит из набора параметров, передаваемых узлам коммутации во время установления вызова или во время подписки на услугу, и который характеризует статистические свойства соединения. Дескриптор трафика состоит из трех элементов:
Установленная скорость передачи информации (CIR). Средняя скорость (в бит/с), с которой сеть гарантирует передачу единиц информации в течение интервала измерения T. Этот интервал T определяется как: T = Bc/CIR.
Зафиксированный размер пакета (BC). Максимальное количество информационных единиц, передаваемых за интервал T.
Превышение размера пакета (BE). Максимальное количество незафиксированных информационных единиц (в битах), которые сеть попытается передать в течение интервала.

После того как сеть установила соединение, пограничный узел сети Frame Relay должен отслеживать поток трафика соединения, чтобы гарантировать, что фактическое использование сетевых ресурсов не превышает эту спецификацию. Frame Relay определяет некоторые ограничения на скорость передачи данных пользователя. Это позволяет сети обеспечивать скорость передачи данных конечного пользователя и удалять информацию при превышении подписанной скорости доступа.

Явное уведомление о перегрузке предлагается в качестве политики предотвращения перегрузки. Он пытается поддерживать работу сети в желаемой точке равновесия, чтобы определенное качество обслуживания обеспечить (QoS) для сети. Для этого в поле адреса Frame Relay были включены специальные биты управления перегрузкой: FECN и BECN. Основная идея — избежать накопления данных внутри сети.

FECN означает прямое уведомление о перегрузке. Бит FECN может быть установлен в 1, чтобы указать, что в направлении передачи кадра возникла перегрузка, поэтому он информирует пункт назначения о возникновении перегрузки. BECN означает обратное явное уведомление о перегрузке. Бит BECN может быть установлен в 1, чтобы указать, что в сети возникла перегрузка в направлении, противоположном передаче кадра, поэтому он информирует отправителя о возникновении перегрузки.

Источник

Frame Relay начинался как урезанная версия протокола X.25, освобождающая себя от бремени исправления ошибок, чаще всего связанного с X.25. Когда Frame Relay обнаруживает ошибку, он просто удаляет вызывающий ошибку пакет. Frame Relay использует концепцию совместного доступа и полагается на метод, называемый «best-effort», при котором исправление ошибок практически не существует и практически не гарантируется надежная доставка данных. Frame Relay обеспечивает стандартную инкапсуляцию, используя сильные стороны высокоскоростной технологии с коммутацией пакетов, способной обслуживать несколько виртуальных каналов и протоколов между подключенными устройствами, такими как два маршрутизатора.
Хотя Frame Relay стал очень популярен в Северной Америке, он никогда не пользовался большой популярностью в Европе. X.25 оставался основным стандартом до тех пор, пока широкая доступность IP не сделала коммутацию пакетов практически устаревшей. Иногда он использовался в качестве магистрали для других служб, таких как X.25 или IP-трафик. Там, где в США Frame Relay также использовался в качестве носителя для трафика TCP/IP, в Европе в магистралях IP-сетей часто использовались ATM или PoS , которые позже были заменены Carrier Ethernet. ^{[ 3 ]}

Связь с X.25

X.25 был важным ранним протоколом WAN, и его часто считают прародителем Frame Relay, поскольку многие базовые протоколы и функции X.25 до сих пор используются (с обновлениями) Frame Relay. ^{[ 5 ]}

X.25 обеспечивает качество обслуживания и безошибочную доставку, тогда как Frame Relay был разработан для максимально быстрой передачи данных по сетям с низким уровнем ошибок. Frame Relay исключает ряд процедур и полей более высокого уровня, используемых в X.25. Frame Relay был разработан для использования на каналах с уровнем ошибок, намного меньшим, чем было на момент разработки X.25.

X.25 подготавливает и отправляет пакеты, а Frame Relay готовит и отправляет кадры. Пакеты X.25 содержат несколько полей, используемых для проверки ошибок и управления потоком , большинство из которых не используются Frame Relay. Кадры в Frame Relay содержат расширенное поле адреса канального уровня , которое позволяет узлам Frame Relay направлять кадры к местам назначения с минимальной обработкой. Устранение функций и полей в X.25 позволяет Frame Relay перемещать данные быстрее, но оставляет больше места для ошибок и больших задержек в случае необходимости повторной передачи данных.

Сети с коммутацией пакетов X.25 обычно выделяют фиксированную полосу пропускания через сеть для каждого доступа X.25, независимо от текущей нагрузки. Этот подход к распределению ресурсов, хотя и подходит для приложений, которым требуется гарантированное качество обслуживания, неэффективен для приложений, которые очень динамичны по своим характеристикам нагрузки или которым было бы полезно более динамичное распределение ресурсов. Сети Frame Relay могут динамически распределять полосу пропускания как на уровне физического, так и на уровне логического канала.

Виртуальные схемы

Как протокол WAN, Frame Relay чаще всего реализуется на уровне 2 ( уровень канала передачи данных взаимодействия открытых систем ) семиуровневой модели (OSI) . Существует два типа каналов: постоянные виртуальные каналы (PVC), которые используются для формирования логических сквозных каналов, отображаемых в физической сети, и коммутируемые виртуальные каналы (SVC). Последние аналогичны концепциям коммутации каналов телефонной сети общего пользования (PSTN), глобальной телефонной сети.

Локальный интерфейс управления

Первоначальные предложения по Frame Relay были представлены Консультативному комитету по международной телефонии и телеграфу ( CCITT ) в 1984 году. Отсутствие совместимости и стандартизации препятствовало сколько-нибудь значительному развертыванию Frame Relay до 1990 года, когда Cisco , Digital Equipment Corporation (DEC), Northern Telecom и StrataCom сформировала консорциум, чтобы сосредоточиться на его развитии. Они разработали протокол, предоставляющий дополнительные возможности для сложных межсетевых сред. Эти расширения Frame Relay называются локальным интерфейсом управления (LMI).

Идентификаторы соединений канала передачи данных ( DLCI ) — это числа, которые относятся к путям через сеть Frame Relay. Они значимы только локально, а это означает, что когда устройство A отправляет данные устройству B, оно, скорее всего, будет использовать другой DLCI, чем устройство B, которое использовало бы для ответа. Несколько виртуальных каналов могут быть активны на одних и тех же физических конечных точках (это достигается с помощью субинтерфейсов ).

Расширение глобальной адресации LMI придает значениям идентификатора канала передачи данных Frame Relay (DLCI) глобальное, а не локальное значение. Значения DLCI становятся адресами DTE, уникальными в глобальной сети Frame Relay. Расширение глобальной адресации добавляет функциональность и управляемость объединенным сетям Frame Relay. Например, отдельные сетевые интерфейсы и конечные узлы, подключенные к ним, можно идентифицировать с помощью стандартных методов разрешения адресов и обнаружения. Кроме того, вся сеть Frame Relay выглядит как обычная локальная сеть для маршрутизаторов на ее периферии.

Сообщения о состоянии виртуального канала LMI обеспечивают связь и синхронизацию между Frame Relay DTE и DCE устройствами . Эти сообщения используются для периодического отчета о состоянии PVC, что предотвращает отправку данных в черные дыры (то есть через PVC, которые больше не существуют).

Расширение многоадресной рассылки LMI позволяет назначать группы многоадресной рассылки. Многоадресная рассылка экономит полосу пропускания, позволяя отправлять обновления маршрутизации и сообщения о разрешении адресов только определенным группам маршрутизаторов. Расширение также передает отчеты о состоянии групп многоадресной рассылки в сообщениях обновления.

Обязательная скорость передачи информации

Соединениям Frame Relay часто присваивается фиксированная скорость передачи данных (CIR) и возможность увеличения пропускной способности, известная как расширенная скорость передачи данных (EIR). Провайдер гарантирует, что соединение всегда будет поддерживать скорость C, а иногда и скорость PRa, если будет достаточная пропускная способность. Кадры, отправленные сверх CIR, помечаются как допускающие отбрасывание (DE), что означает, что они могут быть отброшены в случае перегрузки в сети Frame Relay. Кадры, отправленные сверх EIR, немедленно отбрасываются.

Репутация на рынке

Целью Frame Relay было более эффективное использование существующих физических ресурсов, позволяя телекоммуникационным компаниям предоставлять своим клиентам избыточные услуги передачи данных, поскольку клиенты вряд ли будут использовать услуги передачи данных в 45 процентах случаев. В последние годы Frame Relay приобрел плохую репутацию на некоторых рынках из-за чрезмерного превышения пропускной способности . ^{[ нужна ссылка ]}

Телекоммуникационные компании часто продают Frame Relay предприятиям, ищущим более дешевую альтернативу выделенным линиям ; его использование в различных географических регионах во многом зависело от политики правительства и телекоммуникационных компаний. Среди первых компаний, производящих продукты Frame Relay, были StrataCom (позже приобретенная Cisco Systems ) и Cascade Communications (позже приобретенная Ascend Communications , а затем Lucent Technologies ).

По состоянию на июнь 2007 года AT&T была крупнейшим поставщиком услуг Frame Relay в США с локальными сетями в 22 штатах, а также с национальными и международными сетями. ^{[ нужна ссылка ]}

ФРФ.12

При мультиплексировании пакетных данных из разных виртуальных каналов или потоков с качеством обслуживания часто возникают проблемы . Это связано с тем, что кадр из одного виртуального канала может занимать линию в течение достаточно длительного периода времени, чтобы нарушить гарантию обслуживания, предоставленную другому виртуальному каналу. Фрагментация IP — это метод решения этой проблемы. Входящий длинный пакет разбивается на последовательность более коротких пакетов, и добавляется достаточно информации для повторной сборки этого длинного кадра на дальнем конце. FRF.12 — это спецификация Форума Frame Relay, которая определяет, как выполнять фрагментацию трафика Frame Relay, главным образом для голосового трафика. Спецификация FRF.12 описывает метод фрагментации кадров Frame Relay на более мелкие кадры. ^{[ 6 ]}^{[ 7 ]}^{[ 8 ]}^{[ 9 ]}^{[ 10 ]}

См. также

Ссылки

^ «Определение «Frame Relay» в SearchEnterpriseWAN» . Архивировано из оригинала 9 апреля 2012 года . Проверено 9 апреля 2012 г.
^ США 7333508 , Раби, Самех; Магд, Осама Абул и Абдулла, Башар и др., «Метод и система взаимодействия сетей Ethernet и Frame Relay», опубликовано 19 февраля 2008 г., выпущено 9 декабря 2004 г., передано Nortel Networks Ltd.
↑ Сетевая энциклопедия Frame Relay , посещение 14 июля 2012 г.
^ «X.225: Информационные технологии – Взаимосвязь открытых систем – Протокол сеанса, ориентированный на соединение: Спецификация протокола» . Архивировано из оригинала 1 февраля 2021 года . Проверено 10 марта 2023 г.
^ «Ретрансляция кадров» . techtarget.com.
^ «Фрагментация Frame Relay для голоса» . Циско . Проверено 17 июня 2016 г.
^ «Как использовать FRF.12 для улучшения качества голоса в сетях Frame Relay | Другие темы для совместной работы, передачи голоса и видео | Сообщество поддержки Cisco | 5791 | 11956» . supportforums.cisco.com . 18 июня 2009 г.
^ «VoIP через Frame Relay с качеством обслуживания (фрагментация, формирование трафика, приоритет LLQ/IP RTP)» . Циско . Проверено 17 июня 2016 г.
^ Малис, Эндрю Г. «Соглашение о реализации фрагментации Frame Relay FRF.12» (PDF) . www.broadband-forum.org . Архивировано (PDF) из оригинала 9 октября 2022 г. Проверено 17 июня 2016 г.
^ «Раздел фрагментации FRF.12 Frame Relay в Frame Relay » . www.rhyshaden.com . Проверено 17 июня 2016 г.

Внешние ссылки

RFC 1490 – Многопротокольное межсоединение через Frame Relay
RFC 1973 – PPP в Frame Relay
RFC 2427 – Многопротокольное межсоединение через Frame Relay
Форум по широкополосной связи - Форум IP/MPLS, Форум MPLS, Форум ATM и Форум Frame Relay. Спецификации.
Учебное пособие по Cisco Frame Relay , заархивировано 6 ноября 2012 г. на Wayback Machine.
Анимация Frame Relay
Службы переноса режима кадра CCITT I.233 ISDN

[1] «Определение «Frame Relay» в SearchEnterpriseWAN» . Архивировано из оригинала 9 апреля 2012 года . Проверено 9 апреля 2012 г.

[2] США 7333508 , Раби, Самех; Магд, Осама Абул и Абдулла, Башар и др., «Метод и система взаимодействия сетей Ethernet и Frame Relay», опубликовано 19 февраля 2008 г., выпущено 9 декабря 2004 г., передано Nortel Networks Ltd.

[3] Сетевая энциклопедия Frame Relay , посещение 14 июля 2012 г.

[4] «X.225: Информационные технологии – Взаимосвязь открытых систем – Протокол сеанса, ориентированный на соединение: Спецификация протокола» . Архивировано из оригинала 1 февраля 2021 года . Проверено 10 марта 2023 г.

[5] «Ретрансляция кадров» . techtarget.com.

[6] «Фрагментация Frame Relay для голоса» . Циско . Проверено 17 июня 2016 г.

[7] «Как использовать FRF.12 для улучшения качества голоса в сетях Frame Relay | Другие темы для совместной работы, передачи голоса и видео | Сообщество поддержки Cisco | 5791 | 11956» . supportforums.cisco.com . 18 июня 2009 г.

[8] «VoIP через Frame Relay с качеством обслуживания (фрагментация, формирование трафика, приоритет LLQ/IP RTP)» . Циско . Проверено 17 июня 2016 г.

[9] Малис, Эндрю Г. «Соглашение о реализации фрагментации Frame Relay FRF.12» (PDF) . www.broadband-forum.org . Архивировано (PDF) из оригинала 9 октября 2022 г. Проверено 17 июня 2016 г.

[10] «Раздел фрагментации FRF.12 Frame Relay в Frame Relay » . www.rhyshaden.com . Проверено 17 июня 2016 г.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[4]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]