Технология Frame Relay

Как и многие другие средства связи, Fraine Relay появилась в исследователь­ском подразделении Bell Labs компании AT&T. В 1988 году протокол Frame Relay был включен в стандарт ISDN в качестве рекомендации I.122 и утвержден подкомитетом по стандартам Международного консультативного комитета по телеграфии и телефонии (CCITT). К моменту появления окончательного вари­анта стандарта на технологию ISDN рекомендация I.122 превратилась в незави­симый протокол со своей областью применения.

Эта технология разрабатывалась с учетом высокоскоростной передачи дан­ных и низкого уровня ошибок современных сетевых средств. Первые сети с ком­мутацией пакетов были рассчитаны на скорость передачи 64 Кбит/с, в то время как сети Frame Relay предназначались для работы с гораздо большими скорос­тями. Достичь повышения скоростей передачи помогло исключение накладных расходов, которые неизбежны при контроле ошибок.

Накладные расходы при пакетной коммутации вызываются контролем вызо­вов, поиском ошибок и контролем за потоками. В технологии Х.25 пакеты управления вызовами, используемые для установления и разрыва виртуальных соединений, передаются по тому же самому соединению, что и пакеты данных. Фактически, вся передача сигналов осуществляется по основному каналу (так называемая in-band передача).

Во Frame Relay передача сигналов контроля вызова осуществляется по вир­туальному соединению, отличному от используемого для передачи пользова­тельских данных. В пользовательском интерфейсе один канал управления соединением служит для контроля за всеми коммутируемыми соединениями пе­редачи данных. Так как в настоящее время провайдеры услуг Frame Relay пред­лагают, в большинстве своем, только постоянные виртуальные соединения, то промежуточным коммутирующим узлам нет необходимости поддерживать таб­лицы состояний или обрабатывать управляющие вызовы для каждого соедине­ния в отдельности.

Наиболее очевидно преимущество Frame Relay над Х.25 в управлении по­токами и контролем за ошибками. Технология Х.25 использует физический, канальный и сетевой уровни, что соответствует трем нижним уровням эталон­ной модели OSI. На канальном уровне осуществляется контроль за ошибками в транзитных узлах сети с коммутацией пакетов. При этом каждому узлу присва­ивается порядковый номер. После проведения контроля, одновременно с пе­редачей данных на следующий узел, предыдущему передается подтверждение приема. На сетевом уровне происходит мультиплексирование нескольких пото­ков данных разных виртуальных соединений в единый поток к пользователю. Для этого каждый передаваемый кадр имеет свой номер виртуального соеди­нения, который используется для маршрутизации и коммутации трафика. Управление потоком и контроль ошибок на всем пути следования пакетов от отправителя до получателя осуществляется при помощи схемы нумерации сете­вого уровня.

Основное отличие между технологиями Frame Relay и Х.25 состоит имен­но в механизме коррекции ошибок. Так как технология Х.25 разрабатыва­лась более 20 лет назад для передачи данных через аналоговые каналы связи, которые характеризовались плохим качеством, то требовались различные ме­ханизмы коррекции ошибок и алгоритмы повторной передачи потерянных дан­ных.

В соединениях Frame Relay мультиплексирование осуществляется на каналь­ном уровне модели OSI, а контроль ошибок и управление потоком вовсе от­сутствуют. Каждый кадр канального уровня содержит номер логического соединения, который используется для маршрутизации и коммутации трафика. Порядковые номера для управления потоком и контроля ошибок не использу­ются. При этом контроль за правильностью передачи данных от отправителя получателю должен осуществляться на более высоком уровне модели OSI.

Как и технология Х.25, Frame Relay выполняет статическое мультиплексиро­вание передаваемых кадров с данными от различных отправителей и направляет их через один канал связи. При этом могут поддерживаться скорости передачи между 56 Кбит/с и 45 Мбит/с (в то время как скорость сети Х.25 составляет 56 или 64 Кбит/с). Другой возможностью, унаследованной от технологии Х.25, яв­ляется механизм передачи, ориентированный на предварительное установление виртуального соединения между взаимодействующими абонентами.

Структура кадра передачи данных в технологии Frame Relay достаточно про­ста (рис. 1.3). Данные помещаются между полем, называемым DLCI (Data Link Connection Identifier, идентификатор связи с источником данных), которое может занимать от двух до четырех байт, и полем контрольной суммы в конце кадра, призванного обнаруживать любые битовые ошибки. Числовое значение, записанное в поле DLCI служит для идентификации виртуального соединения между абонентами. В одном кадре может быть передано до 8000 байтов пользо­вательских данных.

Причиной того, что технология Frame Relay столь стремительно занимает нишу локальных сетей, является ее экономическая эффективность. Frame Relay не требует построения новой коммуникационной инфраструктуры. Обычно все, что требуется, — это программное обновление существующих маршрутизиру­ющих систем или незначительная модернизация программно-аппаратного обес­печения систем коммутации кадров Х.25.

Технология Frame Relay имеет много общего с ATM. Основное различие между ними на уровне организации блоков информации состоит в том, что в первой длина кадров переменна, а во второй — постоянна и равна 53 байтам. Большинство современных сетей Frame Relay рассчитаны на максимальную длину кадра 1024 байта, из которых от 6 до 8 байт занимают служебные данные.

Большой вклад в рост популярности технологии Frame Relay внесла возмож­ность передачи голосовой информации. Для этого были разработаны голосовые маршрутизаторы (мультиплексоры) и платы расширения FRAD (Frame Relay Access Device — устройство доступа к сети Frame Relay). До появления нового поколения этих устройств качество передачи речи оставляло желать лучшего — наблюдались большие задержки, эхо и т. д. Голосовой маршрутизатор реализует постоянные виртуальные соединения, что приводит к упрощению процедуры установления связи. Эти устройства обычно имеют модульную конструкцию, что позволяет при необходимости нарастить его функциональность. При передаче голоса через сеть Frame Relay голосовому трафику присваивается наивысший приоритет, и время доставки информации снижается за счет переупорядочения очередей пакетов в устройствах доступа к сети. При этом считается, что между двумя голосовыми пакетами в очереди на передачу могут находиться не более двух пакетов данных. Данные разбиваются на короткие кадры так, чтобы время на передачу одного кадра составляло от 5 до 10 мс. Применяются специальные методы подавления пауз в разговоре и компрессии голосового сигнала. При­влекательность технологии Frame Relay еще более возрастет при реализации коммутируемых, а не постоянных виртуальных соединений. При этом голос и данные можно будет передавать между двумя заранее не определенными точ­ками.

Поскольку можно передавать как короткие, так и очень большие кадры, существует вероятность того, что большие кадры вызовут большую задержку между передачей двух коротких кадров. Однако несмотря на это обстоятельство, следующие несколько лет технология Frame Relay будет играть важную роль в локальных сетях, хотя ее использование для типичных широкополосных служб с изменяющимся профилем трафика ограничено.

У технологии Frame Relay остаются два серьезных недостатка, относящиеся к управлению потоками данных и созданию коммутируемых виртуальных кана­лов. Без устранения первого из них неизбежна потеря некоторых кадров и в этом случае требуется их повторная передача, вызывающая перегрузку сети. Если граничный маршрутизатор локальной сети не поддерживает какой-либо протокол контроля за трафиком, то он может направить слишком много данных в некоторый узел, что приведет к их потере в образовавшемся заторе.

Одним из главных достоинств сети Frame Relay является ее надежность. Бла­годаря использованию постоянных виртуальных соединений при возникновении обрыва канала связи автоматически производится изменение маршрута, и дан­ные немедленно направляются по другому пути. Эта технология имеет много привлекательных сторон: достаточно дешевые и простые средства управления, возможность передачи голоса, предоставление гарантированного качества обслу­живания как по времени задержки, так и по скорости передачи данных. С повы­шением скорости до 44.736 Мбит/с эта технология способна соревноваться с ATM, будучи при этом дешевле.

Дата добавления: 2015-07-13