Сеть и технология Frame Relay

Технология Frame Relay(FR, ретрансляция кадров) ориентирована на использование в сетях с коммутацией пакетов. Сама технология охватывает только физический и канальный уровни OSI. Сетью Frame Relay принято считать любую сеть, использующую на нижних двух уровнях управления одноименную технологию. Основное отличие Frame Relay от Х.25 — в механизме обеспечения достоверности информации. Сеть Х.25 разрабатывалась с учетом плохих аналоговых каналов связи, имевшихся в то время, и поэтому в ней приняты весьма трудоемкие меры по обеспечению достоверности, требующие для своей реализации больших временных затрат. Именно поэтому сеть Х.25 является сетью с гарантированной доставкой информации.

Технология FR разрабатывалась с учетом уже достигнутых в телекоммуникациях высоких скоростей передачи данных и низкого уровня ошибок в современных сетях. Таким образом, сеть Frame Relay ориентирована на хорошие цифровые каналыпередачи информации, и в ней отсутствует проверка выполнения соединения между узлами и контроль достоверности информации(контроль за появлением ошибок) на канальном уровне, а именно на этом уровне в FR выполняется мультиплексирование потока данных в кадры. Каждый кадр канального уровня содержит заголовок, который используется для маршрутизации трафика. Контроль достоверности передачи осуществляется на верхних уровнях модели OSI. При обнаружении ошибки повторная передача кадра не производится, а искаженный кадр просто выбрасывается.

Таким образом в сети Frame Relay обеспечивается гарантированная согласованная скорость передачи информации. Скорость передачи может быть весьма большой: в диапазоне от 56 Кбит/с до 44 Мбит/с, но без гарантии достоверности доставки.

Компонентами сети Frame Relay являются устройства трех основных категорий:

l устройства DTE (Data Terminal Equipment);

l устройства DCE (Data Circuit-Terminating Equipment);

l устройства FRAD (Frame Relay Access Device).

Также как и в сети X.25, основу Frame Relay составляют виртуальные каналы (virtual circuits). Виртуальный канал в сети Frame Relay представляет собой логическое соединение, создаваемое между двумя устройствами DTE в сети Frame Relay и используемое для передачи данных.

В сети Frame Relay используется два типа виртуальных каналов — коммутируемые (SVC) и постоянные (PVC).

Коммутируемые виртуальные каналы представляют собой временные соединения, предназначенные для передачи импульсного трафика между двумя устройствами DTE в сетях Frame Relay. Процесс передачи данных с использованием SVC состоит из четырёх последовательных фаз:

l установление вызова (Call Setup) — на этом этапе организуется виртуальное соединение между двумя DTE;

l передача данных (Data Transfer) — непосредственная передача данных;

l ожидание (Idle) — передача данных через уже существующее виртуальное соединение не производится; если период ожидания превысит установленное значение, соединение может быть завершено автоматически;

l завершение вызова (Call Termination) — выполняются операции, необходимые для завершения соединения.

Постоянные каналы представляют собой постоянное соединение, обеспечивающее информационный обмен между двумя DTE-устройствами. Процесс передачи данных по каналу PVC имеет всего две фазы: передача данных и ожидание.

Для обозначения виртуальных каналов в сети Frame Relay используются идентификаторы DLCI (Data-Link Connection Identifier), выполняющие ту же роль, что и номера логического канала в сетях X.25. DLCI определяет номер виртуального порта для процесса пользователя.

В технологии Frame Relay задействуются протоколы только на физическом и канальном уровнях. Протокол физического уровня описывается весьма распространенным стандартом I.430/431.

Протоколом канального уровня в Frame Relay является LAP-F — весьма упрощенная версия протокола LAP-D, описывающего взаимодействие соседних узлов либо как процедуру без установления соединения, либо как процедуру с установлением соединения без подтверждения.

На остальных уровнях могут работать протоколы любых сетей с коммутацией пакетов. В частности, с технологией Frame Relay хорошо согласуются стек протоколов TCP/IPи протоколы сети Х.25.

Протокол LAP-F в сетях Frame Relay имеет два режима работы: основной и управляющий. В основном режиме кадры передаются без преобразования и контроля, как в обычных коммутаторах. Поэтому достигается высокая производительность, тем более, что подтверждения передачи не требуется.

Упрощена и процедура передачи пакетов из локальных сетей: они просто вкладываются в кадры канального уровня, а не в пакеты сетевого уровня, как в Х.25.

Кадр протокола Frame Relay содержит минимально необходимое количество служебных полей. Его формат, реализованный в соответствии с протоколом HDLC, показан ниже.

В поле заголовка кадра размещается информация, используемая для управления виртуальными соединениями и процессами передачи данных в сети (в частности, поле адреса, содержащее адреса сетевых узлов источника и получателя кадра).

Поле данных в кадре Frame Relay имеет переменную длину (но не более 8000 байтов, большинство сетей Frame Relay работает с кадрами длиной 1024 байта) и предназначено для переноса блоков данных протоколов верхних уровней. Поле FCS содержит 16-разрядную контрольную сумму всех полей кадра Frame Relay, за исключением поля «флаг».

Проверка достоверности преобразования информации в сетях Frame Relay должна выполняться, как уже упоминалось, на верхних уровнях управления. В этом отношении технология Frame Relay подобна основным технологиям локальных сетей, таким как Ethernet, Token Ring, FDDI, которые тоже искаженные кадры не корректируют, а просто выбрасывают.

Поддержка «качества обслуживания» обеспечивается выполнением заказа качества обслуживания, в котором указывается согласованная скорость передачи данных (Committed Information Rate) и некоторые дополнительные параметры: гарантируемый объем передаваемых данных (committed burst size) и не гарантируемый объем передаваемых данных (excess burst size). Если пользователь сам нарушает согласованную скорость ввода информации в сеть, кадр с такой информацией получает низший приоритет обслуживания и ему не гарантируется качество обслуживания, он может быть даже выброшен из сети в случае перегрузки последней.