Frame Relay
Зміст
Основи Frame Relay
Протокол frame relay орієнтований на встановлення з’єднання. Віртуальне з’єднання - постійне або комутоване (PVC або SVC) - необхідно встановити перш, ніж два вузли зможуть обмінюватися один з одним інформацією. PVC (Permanent Virtual Circuit - постійний віртуальний канал) - це постійне з’єднання між двома вузлами, і воно не може бути довільним чином розірвано. Навпаки, SVC (Switched Virtual Channel - комутований віртуальний канал) забезпечує на вимогу комутований сервіс frame relay між двома вузлами.
Призначення цих з’єднань полягає в розширенні області застосування frame relay на інші типи додатків, такі як голос, відео і захищені додатки Internet, крім інших. Проте в даний час SVC не набули широкого поширення, оскільки реалізувати їх складніше, ніж PVC. Як наслідок, PVC є найбільш поширеним режимом зв′язку в мережі frame relay.
Кожне з’єднання PVC, як і SVC, ідентифікується унікальним чином за допомогою ідентифікатора каналу передачі даних (Data-Link Control Identifier, DLCI). DLCI схожий з телефонним номером, за тим виключенням, що сфера його дії обмежується тільки локальною ділянкою мережі. Завдяки цьому різні маршрутизатори в мережі можуть повторно використовувати той же самий DLCI, що дозволяє мережі підтримувати більше число віртуальних каналів. (мал. 1)
мал.1
З’єднання frame relay функціонують на канальному рівні (другий рівень моделі Взаємодії Відкритих Систем [OSI]). У мережі frame relay дані діляться на кадри (frames) змінної довжини (аналогічно пакетам в локальній мережі), що містять адресну інформацію. Кадр є одиницею передачі інформації (Protocol Data Unit). Він складається з декількох полів (див. мал. 2).
Стандарт frame relay не обмежує розмір кадрів, проте мережа frame relay підтримує найчастіше мінімальний розмір кадрів в 262 байти, а найбільш поширені реалізації вживають кадри від 1600 до 4096 байтів.
мал.2
В порівнянні з своїм попередником, X.25, frame relay має значні переваги в продуктивності. З’єднання X.25 в глобальних мережах створювалися здебільшого на основі менш надійної аналогової технології.
Тому, щоб пакети прибували до одержувача без помилок і по порядку, X.25 вимагає від кожного проміжного вузла між відправником і одержувачем виправлення будь-якої виявленої помилки. З появою високонадійних цифрових каналів така перевірка стала зайвою. Тому frame relay не займається пошуком і корекцією помилок.
Якщо трапляється яка-небудь помилка, комутатори frame relay отбраковивают кадри, а не намагаються їх відновити. Відновлення здійснюється устаткуванням кінцевого користувача. Коли проміжне устаткування позбавлене від необхідності виявлення і виправлення помилок, відбувається зменшення затримки доставки кадру, що, у свою чергу, підвищує пропускну спроможність.
Крім того, frame relay не використовує процедур управління потоками, що теж є одним з чинників, що визначають його вищу продуктивність. Управління потоком - це процедура управління швидкістю, з якою маршрутизатор подає пакети на комутатор. Якщо приймаючий комутатор не в стані прийняти ще які-небудь пакети (наприклад, із-за перевантаження), то він може звернутися до маршрутизатора з проханням припинити відправку пакетів. Frame relay не регулює цей процес; якщо у комутатора frame relay немає достатнього буферного простору для прийому кадрів, що поступають, то він їх бракує. Проте маршрутизатор може ініціалізувати процедуру відновлення даних.
Зважаючи на відсутність в frame relay управління потоком користувачі можуть відправляти в мережу стільки даних, скільки їм необхідно.З цієї причини була розроблена концепція узгодженої швидкості передачі інформації (Committed Information Rate, CIR). CIR - мінімальна пропускна спроможність, гарантована кожному PVC або SVC.
Ця швидкість (у бітах в секунду) вибирається абонентом відповідно до об’єму даних, які він збирається передавати по мережі, і гарантується вона оператором frame relay. Швидкість може варіюватися від 16 Кбит/с до 44,8 Мбит/с. Якщо пропускна спроможність мережі frame relay в даний момент вільна, то абонент може перевищити узгоджене значення CIR.
На основі всього вищесказаного можна виділити основні переваги мереж frame relay:
- динамічний розподіл пропускної спроможності каналу зв′язку;
- низька затримка доставки пакетів в мережі;
- можливість надання пропускній спроможності на вимогу;
- можливість установки пріоритетів для різних видів трафіку.
Фізично мережі frame relay утворюють комірчасту структуру комутаторів. Одна з переваг такої комірчастої конфігурації полягає в тому, що вона забезпечує певний ступінь відмовостійкості. Якщо із-за виходу з ладу якого-небудь вузла PVC стає недоступним, то сусідній комутатор перенаправить з’єднання по альтернативному інформаційному каналу. В результаті характеристики передачі лише декілька погіршають. Крім того, завдяки такій комірчастій конфігурації комутатори можуть направляти кадри в обхід інших комутаторів, якщо ті випробовують значне перевантаження.
Голос по Frame Relay
Зростанню популярності frame relay сприяла багато в чому можливість передачі голосу. Для упішної реалізації голосового обміну по мережах frame relay необхідно вирішити деякі технічні проблеми. Розглянемо спочатку проблему затримок. Для того, щоб забезпечити якість передачі голосу, необхідно добитися, щоб затримки в передачі мови не перевищували 400 мс.
Це досягається, в першу чергу, правильним використанням системи пріоритетів: пакети, що містять голосовий сигнал, повинні передаватися раніше пакетів з даними. Зазвичай вважається, що голосові пакети повинні займати кожну третю позицію в черзі на передачу.
Ясно, що тривалість затримок при передачі голосових пакетів залежить від довжини пакетів даних, що передаються в інтервалі між голосовими пакетами. Тому механізм пріоритетів для зниження затримок при передачі часто застосовують у поєднанні з сегментацією пакетів даних. Даний прийом полягає в розбитті загального потоку даних на невеликі пакети так, щоб час передачі кожного пакету складало від 5 до 10 мс. Можна зажадати, щоб умовою включення такого режиму була наявність голосової передачі. Коли голос не передається, обмеження на довжину пакетів можна зняти.
Іншим технічним прийомом, що також дозволяє набагато понизити потреби голосового сигналу в пропускній спроможності, є так зване придушення мовчання. Річ у тому, що будь-яка телефонна розмова складається з мови всього лише на 40-50 відсотків, решту всього часу займають паузи. При роботі з комутацією пакетів має сенс “вичленяти” такі паузи і не передавати мовчання по лініях зв′язку, використовуючи час, що звільняється, для передачі даних. Це дозволяє досягти ще більшої економії пропускної спроможності.
Для успішної передачі голосу по frame relay необхідно вирішити проблему правильної обробки заторів. При передачі голосових даних втрату пакетів розпізнати не так просто, тому її слід всіляко уникати. Одній з ситуацій, яка може привести до втрати пакетів, є затор, що виникає, коли той або інший комутатор виявляється не в змозі “прокачувати” по витікаючих від нього каналах весь трафік, що поступає на нього.
При виникненні затору комутатор посилає спеціальне повідомлення всіх пристроїв доступу, від яких виходить трафік, що викликав затор. Реакцією на це повідомлення повинне бути зниження швидкості передачі даних в мережу, але не всі пристрої доступу володіють такою здатністю. Для коректної передачі голосу коректна обробка заторів є абсолютною необхідністю, інакше важко чекати, що вся голосова інформація, що пересилається, дійде за призначенням у разі виникнення затору.
Не дивлячись на всі перераховані труднощі, схоже, що технологія передачі голосу по мережах frame relay знаходить все більше прихильників. Про це, зокрема, свідчать результати тестування пристроїв доступу до мереж frame relay (Frame Relay Access Device - FRAD), проведеного компанією The Tolly Group.
З восьми компаній-виробників, що прислали свої вироби на тестування, чотири вже підтримують голосовий обмін, а дві з тих, що залишилися оголосили про намір зробити це в найближчому майбутньому.
Перспективи розвитку Frame Relay
Сьогодні frame relay тільки починає розкривати потенціал своєї технології. Верхня межа швидкості передачі обіцяє піднятися принаймні до 50 Мбит/с. Реалізація комутованих віртуальних каналів (SVC), завдяки яким frame relay зможе передавати дані між наперед нефіксованими крапками, повинна підвищити якість передачі голосу по каналах frame relay.
За рахунок застосування спеціальних мультиплексорів і стиснення мови технологія frame relay досить близько підійшла до підтримки голосового трафіку. Проте можливість передачі голосу залежить від її підтримки власниками мереж зв′язку. Тому голос по frame relay доступний далеко не скрізь. Проте ця технологія отримує все велику популярність, так що її широка доступність - справа часу.
Симбіоз з високошвидкісними технологіями, такими як АТМ, також повинен підвищити привабливість frame relay. Хоча АТМ підтримує набагато вищі швидкості передачі інформації і набагато більш численні типи даних, чим frame relay, наступні три обставини повинні гарантувати до певної міри довге життя frame relay. По-перше, АТМ залишається вельми дорогою технологією для багатьох організацій. По-друге, власники мереж зв′язку нарощують швидкості frame relay до рівня зверху DS-3 (44,8 Мбит/с). Ця пропозиція іменується високошвидкісною frame relay. По-третє, ініціатива FUNI, або Frame Relay User Network Interface, позиціонує АТМ як додаткову технологію по відношенню до frame relay.
Список скорочень
ANSI - American National Standards Institute
АТМ - Asynchronous Transfer Mode - Асинхронний режим передачі даних
CCITT - Consultive Committee for International Telegraph and Telephone (див. ITU)
CIR - Commited Information Rate - Узгоджена швидкість передачі даних
DLCI - Data-Link Control Identifier - Ідентифікатор каналу передачі даних
FRAD - Frame Relay Access Device - Пристрій доступу до мереж Frame Relay
ISDN - Integrated Services Digital Network - Цифрова мережа з інтеграцією послуг
ITU - International Telecommunication Union - Міжнародний Союз Електрозв′язку (бивш. CCITT)
PDU - Protocol Data Unit - Одиниця передачі інформації
PVC - Permanent Virtual Circuit - Постійний віртуальний канал
SVC - Switched Virtual Channel - Комутований віртуальний канал
WAN - Wide-Area Network - Глобальна мережа
- Джерело [[1]]
