Войти
Базовая сеть Frame Relay Frame Relay - это стандартизированная сеть технология локальной сети, которая определяет физический и канальный уровни цифровых телекоммуникационных каналов с использованием методологии коммутации пакетов. Первоначально разработанный для транспортировки через инфраструктуру цифровой сети с интеграцией служб (ISDN), он может использоваться сегодня 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) по глобальная сеть (WAN). Каждый конечный пользователь получает частную линию (или выделенную линию ) на узел Frame Relay . Сеть Frame Relay обрабатывает передачу по часто изменяющемуся пути, прозрачному для всех широко используемых конечными пользователями протоколов WAN. Он дешевле, чем выделенные линии, и это одна из причин его популярности. Чрезвычайная простота настройки пользовательского оборудования в сети Frame Relay - еще одна причина популярности Frame Relay.
С появлением Ethernet по оптоволокну, MPLS, VPN и выделенных широкополосных услуг, таких как кабельный модем и DSL, конец может вырисовываться для протокола Frame Relay и инкапсуляции.
Разработчики Frame Relay стремились предоставить телекоммуникационные услуги для экономичной передачи данных для прерывистого трафика между локальные сети (LAN) и между конечными точками в глобальной сети (WAN). Frame Relay помещает данные в блоки переменного размера, называемые «кадрами», и оставляет все необходимые исправления ошибок (такие как повторная передача 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, по которому каждый фрейм идет к месту назначения, и может взимать плату в зависимости от использования.
Предприятие может выбрать уровень качества обслуживания, отдавая приоритет одним кадрам и делая другие менее важными. Frame Relay может работать на частичном T-1 или полном T-carrier системных носителях (за пределами Северной и Южной Америки, E1 или полный E-carrier ). Frame Relay дополняет и предоставляет услуги среднего уровня между базовой скоростью ISDN, которая предлагает полосу пропускания на 128 кбит / с, и асинхронным режимом передачи (ATM), который работает в некоторой степени аналогичным образом. к Frame Relay, но со скоростью от 155,520 Мбит / с до 622,080 Мбит / с.
Frame Relay имеет свою техническую основу в более старой технологии X.25 с коммутацией пакетов, предназначенной для передачи данных на аналоговых голосовых линиях. 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, например 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 цифровые сети имеют чрезвычайно низкую вероятность ошибки по сравнению с аналоговыми сетями.)
Frame Relay часто служит для соединения локальных сетей (LAN) с основными магистралями , а также в публичных глобальных сетях (WAN), а также в частных сетевых средах с выделенными линиями по линиям T-1. Для этого требуется выделенное соединение в период передачи. Frame Relay не обеспечивает идеального пути для передачи голоса или видео, и то и другое требует постоянного потока передач. Однако при определенных обстоятельствах для передачи голоса и видео используется Frame Relay.
Frame Relay возникла как расширение цифровой сети с интегрированными услугами (ISDN). Его разработчики стремились сделать так, чтобы сеть с коммутацией пакетов могла передавать по технологии с коммутацией каналов. Технология стала автономным и экономичным средством создания глобальной сети.
Коммутаторы Frame Relay создают виртуальные каналы для подключения удаленных локальных сетей к глобальной сети. Сеть Frame Relay существует между пограничным устройством LAN, обычно маршрутизатором, и коммутатором оператора связи. Технология, используемая оператором для передачи данных между коммутаторами, варьируется и может различаться для разных операторов (то есть для работы практическая реализация Frame Relay не обязательно должна полагаться исключительно на собственный механизм транспортировки).
Сложность технологии требует глубокого понимания терминов, используемых для описания работы Frame Relay. Без четкого понимания работы Frame Relay трудно устранить его производительность.
Структура кадра ретрансляции кадров практически точно отражает структуру, определенную для LAP-D. Анализ трафика позволяет отличить формат Frame Relay от LAP-D по отсутствию поля управления.
Каждый блок данных протокола (PDU) Frame Relay состоит из следующих полей:
Сеть Frame Relay использует упрощенный протокол на каждом коммутационном узле. Простота достигается за счет исключения построчного управления потоком. В результате предлагаемая нагрузка во многом определила производительность сетей Frame Relay. Когда предлагаемая нагрузка высока, из-за всплесков в некоторых службах временная перегрузка на некоторых узлах Frame Relay вызывает падение пропускной способности сети. Следовательно, сети Frame Relay требуют некоторых эффективных механизмов для управления перегрузкой.
Контроль перегрузки в сетях Frame Relay включает следующие элементы:
После того, как сеть установила соединение, граничный узел сети Frame Relay должен контролировать поток трафика соединения, чтобы гарантировать, что фактическое использование сетевых ресурсов не превышает этой спецификации. Frame Relay определяет некоторые ограничения на скорость передачи информации пользователя. Это позволяет сети устанавливать скорость передачи информации конечного пользователя и отбрасывать информацию при превышении скорости доступа по подписке.
Явное уведомление о перегрузке предлагается в качестве политики предотвращения перегрузки. Он пытается поддерживать работу сети в желаемой точке равновесия, чтобы можно было обеспечить определенное качество обслуживания (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 возникла перегрузка в направлении передачи кадра, 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.
Frame Relay начинался как урезанная версия протокола X.25, освобождающая себя от бремени исправления ошибок, обычно связанного с X.25. Когда Frame Relay обнаруживает ошибку, он просто отбрасывает ошибочный пакет. Frame Relay использует концепцию совместного доступа и опирается на метод, называемый «максимальным усилием», при котором исправление ошибок практически не существует и практически не возникает никаких гарантий надежной доставки данных. Frame Relay обеспечивает инкапсуляцию отраслевого стандарта, 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 популярным в Северной Америке, он никогда не был очень популярен в Европе. X.25 оставался основным стандартом до тех пор, пока широкая доступность IP не сделала коммутацию пакетов почти устаревшей. Иногда он использовался в качестве магистрали для других сервисов, таких как X.25 или IP-трафик. Если в США Frame Relay использовался также в качестве носителя для трафика TCP / IP, в Европе магистральные сети для IP-сетей часто использовали ATM или PoS, позже замененные на Carrier Ethernet
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 гораздо меньшей частотой ошибок, чем это было при разработке X.25.
X.25 подготавливает и отправляет пакеты, в то время как 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 по назначению с минимальной обработкой. Исключение 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 распределения ресурсов, хотя и подходит для приложений, требующих гарантированного качества обслуживания, неэффективен для приложений, которые очень динамичны по своим характеристикам нагрузки или которым было бы полезно более динамическое распределение ресурсов. Сети Frame Relay могут динамически распределять полосу пропускания как на физическом, так и на логическом уровне каналов.
Как протокол WAN, Frame Relay чаще всего реализуется на уровне 2 (канальный уровень ) взаимодействия открытых систем (OSI) семислойная модель. Существует два типа каналов: постоянные виртуальные каналы (PVC), которые используются для формирования логических сквозных соединений, отображаемых в физической сети, и коммутируемые виртуальные каналы (SVC). Последние аналогичны концепциям коммутации каналов телефонной сети общего пользования (PSTN), глобальной телефонной сети.
Первоначальные предложения по Frame Relay были представлены Консультативному комитету по международной телефонной и телеграфной связи (CCITT ) в 1984 году. Отсутствие функциональной совместимости и стандартизации препятствовало любому значительное развертывание Frame Relay до 1990 года, когда Cisco, Digital Equipment Corporation (DEC), Northern Telecom и StrataCom сформировали консорциум для сосредоточиться на его развитии. Они разработали протокол, который предоставил дополнительные возможности для сложных межсетевых сред. Эти расширения Frame Relay называются локальным интерфейсом управления (LMI).
Идентификаторы соединения Datalink (DLCI ) - это числа, которые относятся к путям в сети Frame Relay. Они имеют значение только локально, что означает, что когда устройство-A отправляет данные устройству-B, оно, скорее всего, будет использовать другой DLCI, чем устройство-B для ответа. Несколько виртуальных каналов могут быть активны на одних и тех же физических конечных точках (выполняется с помощью подынтерфейсов ).
Расширение глобальной адресации LMI придает значения идентификатора соединения канала данных Frame Relay (DLCI) глобальное, а не локальное значение. Значения DLCI становятся адресами DTE, которые уникальны в глобальной сети Frame Relay. Расширение глобальной адресации добавляет функциональность и управляемость объединенным сетям Frame Relay. Например, отдельные сетевые интерфейсы и присоединенные к ним конечные узлы могут быть идентифицированы с помощью стандартных методов разрешения адресов и обнаружения. Кроме того, вся сеть Frame Relay выглядит как типичная локальная сеть для маршрутизаторов на ее периферии.
Сообщения о состоянии виртуальных каналов LMI обеспечивают связь и синхронизацию между устройствами Frame Relay DTE и DCE. 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 разрешения адресов только определенным группам маршрутизаторов. Расширение также передает отчеты о состоянии групп многоадресной рассылки в сообщениях обновления.
Соединения Frame Relay часто получают подтвержденную скорость передачи данных (CIR) и допускают известную пакетную полосу пропускания как расширенная скорость передачи информации (EIR). Провайдер гарантирует, что соединение всегда будет поддерживать скорость C, а иногда и скорость PRa, если имеется адекватная пропускная способность. Кадры, которые отправляются сверх CIR, помечаются как допустимые для отбрасывания (DE), что означает, что они могут быть отброшены в случае возникновения перегрузки в сети Frame Relay. Фреймы, отправленные сверх EIR, немедленно отбрасываются.
Frame Relay была нацелена на более эффективное использование существующих физических ресурсов, позволяя телекоммуникационным компаниям предоставлять своим клиентам избыточные услуги передачи данных, поскольку клиенты вряд ли будут использовать служба передачи данных в 45% случаев. В последние годы Frame Relay приобрел плохую репутацию на некоторых рынках из-за чрезмерной пропускной способности избыточного бронирования.
Телекоммуникационные компании часто продают Frame Relay предприятиям, которые ищут более дешевую альтернативу выделенным линиям ; его использование в различных географических регионах во многом зависит от политики правительства и телекоммуникационных компаний. Среди первых компаний, производивших 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 ATT была крупнейшим поставщиком услуг Frame Relay в США с локальными сетями в 22 штатах, а также национальными и международными сетями.
При мультиплексировании пакетных данных из разных виртуальных каналов или потоков часто возникают вопросы качества обслуживания. 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. IP-фрагментация - способ 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 Forum, в котором указывается, как выполнять фрагментацию трафика Frame Relay в первую очередь для голосового трафика. Спецификация FRF.12 описывает метод фрагментации кадров Frame Relay на более мелкие кадры.
