Ретрансляция кадров - Frame Relay

Базовая сеть Frame Relay

Ретрансляция кадров стандартизированный Глобальная сеть технология, которая определяет физический и слои канала передачи данных цифровых телекоммуникационных каналов с использованием коммутация пакетов методология. Первоначально разработан для перевозки по Цифровая сеть с интегрированными услугами (ISDN), он может использоваться сегодня в контексте многих других сетевых интерфейсов.

Сетевые провайдеры обычно используют Frame Relay для передачи голоса (VoFR ) и данные как инкапсуляция техника, используемая между локальные сети (LAN) через Глобальная сеть (WAN). Каждый конечный пользователь получает частная линия (или же выделенная линия ) к Frame Relay узел. 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 волоконной оптике, MPLS, VPN и посвященный широкополосный такие услуги как кабельный модем и DSL конец может вырисовываться для протокола Frame Relay и инкапсуляции.[домыслы? ]

Техническое описание

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 исправление ошибки (например, 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 постоянное выделенное соединение без необходимости платить за постоянное выделенная линия, в то время как поставщик услуг определяет маршрут, по которому каждый кадр движется 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 дробном Т-1 или полный Т-авианосец системные операторы (за пределами Америки, E1 или полный Электронный носитель ). Frame Relay дополняет и предоставляет услуги среднего уровня между базовой скоростью ISDN, который обеспечивает пропускную способность 128 кбит / с, и асинхронный режим передачи (ATM), который работает аналогично Frame Relay, но со скоростью от 155,520 Мбит / с до 622,080 Мбит / с.[1]

Frame Relay имеет свою техническую базу в более старых X.25 пакетная коммутация технология, предназначенная для передачи данных по аналоговым голосовым линиям. В отличие от X.25, разработчики которого ожидали аналоговые сигналы с относительно высокой вероятностью ошибок передачи Frame Relay является быстрая коммутация пакетов технология, 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. (Тем не мение, цифровые сети вероятность ошибки чрезвычайно мала по сравнению с аналоговыми сетями.)

Frame Relay часто служит для подключения локальные сети (LAN) с основными позвоночник, а также в общедоступных 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 дизайнеры стремились создать сеть с коммутацией пакетов для транспортировки 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 функционирования 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 Frame Relay практически полностью повторяет структуру, определенную для LAP-D. Анализ трафика может отличить формат Frame Relay от LAP-D по отсутствию поля управления.[2]

Блок данных протокола

Каждая ретрансляция кадров блок данных протокола (PDU) состоит из следующих полей:

  1. Поле флага. Флаг используется для выполнения высокоуровневой синхронизации канала данных, которая указывает начало и конец кадра с помощью уникального шаблона 01111110. Чтобы гарантировать, что шаблон 01111110 не появляется где-то внутри кадра, битовая набивка и разгрузка используются процедуры.
  2. Адресное поле. Каждое поле адреса может занимать октеты со 2 по 3, со 2 по 4 или октеты со 2 по 5, в зависимости от диапазона используемого адреса. Двухоктетное поле адреса состоит из БИТОВ РАСШИРЕНИЯ ПОЛЯ АДРЕСА = EA = и БИТА C / R = КОМАНДА / ОТВЕТ.
    1. DLCI-Биты идентификатора соединения канала передачи данных. В DLCI служит для идентификации виртуального соединения, чтобы принимающая сторона знала, к какому информационному соединению принадлежит кадр. Обратите внимание, что этот DLCI имеет только локальное значение. Один физический канал может мультиплекс несколько разных виртуальных подключений.
    2. FECN, BECN, DE биты. Эти биты сообщают о перегрузке:
      • FECN= Бит прямого уведомления о перегрузке
      • BECN= Бит обратного явного уведомления о перегрузке
      • DE= Отменить бит правомочности
  3. Информационное поле. Системный параметр определяет максимальное количество байтов данных, которое хост может упаковать в кадр. Хосты могут согласовывать фактическую максимальную длину кадра во время установления соединения. Стандарт определяет максимальный размер информационного поля (поддерживаемый любой сетью) как минимум 262 октета. Поскольку сквозные протоколы обычно работают на основе более крупных информационных единиц, Frame Relay рекомендует, чтобы сеть поддерживала максимальное значение не менее 1600 октетов, чтобы избежать необходимости сегментации и повторной сборки конечными пользователями.
  4. Поле последовательности проверки кадра (FCS). Поскольку нельзя полностью игнорировать частоту ошибок по битам среды, каждый коммутационный узел должен реализовать обнаружение ошибок, чтобы избежать потери полосы пропускания из-за передачи ошибатьсяред кадры. Механизм обнаружения ошибок, используемый в Frame Relay, использует циклическая проверка избыточности (CRC) в качестве основы.

Контроль перегрузки

Сеть Frame Relay использует упрощенный протокол на каждом узле коммутации. Простота достигается за счет исключения построчного управления потоком. В результате предлагаемая нагрузка в значительной степени определяет 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 сети Frame Relay входят следующие элементы:

  1. Входной контроль. Это обеспечивает основной механизм, используемый в Frame Relay, чтобы гарантировать гарантию потребности в ресурсах после принятия. Это также обычно служит для достижения высокой производительности сети. Сеть решает, принимать ли новый запрос на соединение, на основании соотношения запрошенного дескриптора 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:
  2. Заявленная 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.
  3. Подтвержденный размер пакета (ДО Н.Э). Максимальное количество единиц информации, передаваемых в течение интервала T.
  4. Превышение размера пакета (BE). Максимальное количество незафиксированных информационных единиц (в битах), которые сеть будет пытаться передать в течение интервала.

После того, как сеть установила соединение, граничный 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 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 определенный качество обслуживания (QoS) для сети может быть выполнено. 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 перегрузке. 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 отправитель эта перегрузка произошла.

Источник

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 в соответствии с отраслевым стандартом, 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 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 услуг, 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 заменен на Операторский Ethernet[3]

Отношение к X.25

Модель OSI
к слой

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, а Frame Relay готовит и отправляет кадры. Пакеты X.25 содержат несколько полей, используемых для проверки ошибок и управление потоком, большинство из которых не используются Frame Relay. Кадры в Frame Relay содержат развернутый уровень связи адресное поле, 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. Такой подход к распределению ресурсов, хотя и подходит для приложений, требующих гарантированного качества обслуживания, неэффективен для приложений, которые очень динамичны по своим характеристикам нагрузки или которые выиграют от более динамичного распределения ресурсов. Сети Frame Relay могут динамически распределять полосу пропускания как на физическом, так и на логическом уровне каналов.

Виртуальные схемы

Как протокол WAN, Frame Relay чаще всего реализуется на уровне 2 (уровень канала передачи данных ) взаимодействия открытых систем (OSI) семиуровневая модель. Существуют два типа схем: постоянные виртуальные цепи (PVC), которые используются для формирования логических сквозных соединений, отображаемых в физической сети, и коммутируемые виртуальные цепи (SVC). Последние аналогичны концепции коммутации цепей в телефонная сеть общего пользования (PSTN), глобальная телефонная сеть.

Интерфейс локального управления

Основная статья: Локальный интерфейс управления

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 сколько-нибудь значительному развертыванию Frame Relay до 1990 года, когда Cisco, Корпорация цифрового оборудования (DEC), Северный Телеком, и StrataCom сформировал консорциум, чтобы сосредоточиться на его развитии. Они создали протокол, который предоставил дополнительные возможности для сложных межсетевых сред. Эти расширения Frame Relay называются локальный интерфейс управления (LMI).

Идентификаторы соединения Datalink (DLCI ) - числа, относящиеся 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 подынтерфейсы ).

Расширение глобальной адресации LMI придает значения идентификатора соединения канала 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 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 Frame Relay. DTE и DCE устройств. 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.

Согласованная скорость передачи информации (CIR)

Соединения Frame Relay часто получают подтвержденная скорость передачи информации (CIR) и пособие в размере взрывной пропускная способность, известная 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. Фреймы, отправленные сверх CIR, помечаются как отказаться от допущенных (DE), что означает, что они могут быть отброшены в случае перегрузки в сети Frame Relay. Фреймы, отправленные сверх EIR, немедленно отбрасываются.

Репутация на рынке

Frame Relay был нацелен на более эффективное использование существующих физических ресурсов, позволяя телекоммуникационным компаниям предоставлять своим клиентам услуги передачи данных, поскольку клиенты вряд ли будут использовать услуги передачи данных в 45% случаев. В последние годы Frame Relay приобрел плохую репутацию на некоторых рынках из-за чрезмерной пропускной способности. избыточное бронирование.[нужна цитата ]

Телекоммуникационные компании часто продают Frame Relay предприятиям, которые ищут более дешевую альтернативу. выделенные линии; его использование в различных географических регионах во многом зависит от политики правительства и телекоммуникационных компаний. Некоторые из первых компаний, производивших продукты Frame Relay, включали StrataCom (позже приобретен Cisco Systems ) и Каскадные коммуникации (позже приобретен Ascend Communications а затем Lucent Technologies ).

По состоянию на июнь 2007 г. AT&T был крупнейшим поставщиком услуг Frame Relay в США с локальными сетями в 22 штатах, а также национальными и международными сетями.[нужна цитата ]

FRF.12

При мультиплексировании пакетных данных из разных виртуальных цепей или потоков, качество 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 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.[4][5][6][7][8]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ "Определение" Frame Relay "в SearchEnterpriseWAN". Получено 9 апреля 2012.
  2. ^ [1], "Метод и система для взаимодействия сетей Ethernet и Frame Relay", выпущен 9 декабря 2004 г. 
  3. ^ Сетевая энциклопедия о Ретрансляция кадров, посетил 14 июля 2012 г.
  4. ^ «Фрагментация Frame Relay для голоса». Cisco. Получено 17 июн 2016.
  5. ^ «Как использовать FRF.12 для улучшения качества голоса в сетях Frame Relay | Другие темы для совместной работы, голоса и видео | Сообщество поддержки Cisco | 5791 | 11956». supportforums.cisco.com.
  6. ^ «VoIP через Frame Relay с качеством обслуживания (фрагментация, формирование трафика, приоритет LLQ / IP RTP)». Cisco. Получено 17 июн 2016.
  7. ^ Малис, Эндрю Г. «Соглашение о реализации фрагментации Frame Relay FRF.12» (PDF). www.broadband-forum.org. Получено 17 июн 2016.
  8. ^ "FRF.12 Раздел фрагментации Frame Relay в Ретрансляция кадров". www.rhyshaden.com. Получено 17 июн 2016.

внешняя ссылка