Реферат: Протокол Frame Relay
Протокол Frame Relay
ВВЕДЕНИЕ
ПУЛЬСИРУЮЩИЙ ТРАФИК.
Все большие и большие объемыклиент-серверного трафика передаются по глобальным сетям. Трафик, порождаемыйклиент-серверными приложениями, написанными для локально-сетевых сред, имеет,как правило, чрезвычайно неравномерный характер: значительнаяпропускная способность требуется в течение коротких интервалов времени. Передачатакого трафика по выделенным линиям (TDM-коммутация) или по сети свременным разделением каналов (X.25-коммутация) не эффективна, поскольку большую частьвремени доступная емкость расходуется впустую: временныеслоты резервируются вне зависимости от того, передается информация или нет.
В то же время, рост компьютерных приложений,требующих высокоскоростных коммуникаций, распространение интеллектуальных ПК ирабочих станций, доступность высокоскоростных линий передачи с низкимкоэффициентом ошибок — все это послужило причиной создания новой формыкоммутации в территориальных сетях.
Основными требованиями ктакой технологии являются:
· высокая скорость:
· низкие задержки;
· разделение портов и
· разделение полосы пропускания наоснове виртуальных каналов.
TDM-коммутация каналов обладает первыми двумяхарактеристиками. X.25-коммутация пакетов — последними двумя.
Трансляция кадров, разработанная, как новая форма коммутации пакетов,как утверждается, обладает всеми четырьмя характеристиками. Эта новая технологияносит название FRAME RELAY (FR).
НАДО ОГОВОРИТЬСЯ.
Надо оговориться, чтоисточником подобной информации для меня, как, впрочем, и для подавляющегобольшинства других авторитетных лиц являются сильно коммерческие журналы посетевым технологиям, среди них: ‘Сетевые технологии и средствасвязи’, ‘LAN’, ‘Сети (NetworkWorld)’, ‘Сети исистемы связи’. Однако, тот факт, что все они заговорили об этойтехнологии с необычайной интенсивностью и предлагают нам (корпоративным сетям)уже готовые решения, является серьезным основанием для подробного анализа.
Следует также отметить, чтоновая технология имеет сильную коммерческую сторону, о чем говорит все болееповышающееся количество поставщиков и пользователей услуг FR.Очевидно, что накоплен не малый опыт и в области сервиса услуг FR.
КАК ТЕБЯ НАЗВАТЬ ?
Термин “Frame Relay” еще не нашел устойчивого русского аналога. С точкизрения принадлежности этого метода ко множеству способов коммутации (коммутациясообщений, пакетов, каналов) можно было бы использовать словосочетание “коммутациякадров”. Вместе с тем другой вариант — “трансляциякадров” — подчеркивает особенности архитектуры, направленныена ускорение обработки в узлах.
ДАННЫЙ РЕФЕРАТ.
В данном реферате приведены:описание базовых концепций протокола FR, топология сетей FR, сферыприменения сетей FR, основные тенденции рынка в связи с FR, оборудованиеи каналы для построения полнофункциональных сетей FR. Некоторыевопросы касаются особенностей практики построения сетей FR вРоссии.
Автор не претендует на полноеописание технической реализации сетей FR, однако предпринята попыткадать многоплановое представление о технологии FR.
ОСНОВЫ FRAME RELAY.
Трансляция кадров.
Методология “трансляциякадров” свойственна коммутационной технологии, определяющейинтерфейс коммутации кадров (FRAMERELAY INTERFACE — FRI) с цельюулучшения обработки (сокращения времени ответа) и уменьшения стоимости передачииз локальной сети в территориальную и высокоскоростных соединений между ЛВС.Технология FR требует:
оконечных устройств,оснащенных интеллектуальными протоколами высоких уровней;
виртуальных, свободных отошибок каналов связи;
прикладных средств, способныхосуществлять различные передачи.
Данная технология не толькоочень подходит для управления пульсирующими трафиками между ЛВС и между ЛВС итерриториальной сетью, но и адаптируется для передачи такого чувствительного кпередаче трафика, как голос.
FRAME RELAYИ ВИРТУАЛЬНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ.
Протокол FR используетструктуру кадров переменной длины и работает только на маршрутах,ориентированных на установление соединения.
Виртуальное соединение — постоянное или коммутируемое (PVC или SVC) — необходимоустановить прежде, чем два узла начнут обмениваться информацией.
PVC (permanent virtual circuits) — это постоянное соединение между двумя узлами, котороеустанавливается вручную в процессе конфигурирования сети. Пользователь сообщаетпровайдеру FR-услуг или сетевому администратору, какие узлы должныбыть соединены, и он устанавливает PVC между этими конечнымистанциями.
PVC включает в себя конечные станции, среду передачи и всекоммутаторы, расположенные между конечными станциями. После установки PVC длянего резервируется определенная часть полосы пропускания, и двум конечнымстанциям не требуется устанавливать или сбрасывать соединение.
Благодаря методу статистическогомультиплексирования, несколько PVC могут разделять полосы одногоканала передачи.
SVC (switched virtual circuits) устанавливается по мере необходимости — всякий раз,когда один узел пытается передать данные другому узлу.
SVC устанавливается динамически, а не вручную. Для негостандарты передачи сигналов определяют, как узел должен устанавливать,поддерживать и сбрасывать соединение.
PVC имеют два преимущества над SVC. Сеть, вкоторой используются SVC, должна тратить время на установление соединений, а PVC устанавливаютсяпредварительно, поэтому могут обеспечить более высокую производительность.Кроме того, PVC обеспечивают лучший контроль над сетью, так какпровайдер или сетевой администратор может выбирать путь по которому будутпередаваться кадры.
Однако и SVC имеютряд преимуществ над PVC. Поскольку SVC устанавливаются исбрасываются легче, чем PVC, то сети, использующие SVC, могутимитировать сети без установления соединений. Эта возможность оказывается полезнойв том случае, если пользователь использует приложение, которое не можетработать в сети с установлением соединений. Кроме того, SVC используютполосу пропускания, только тогда, когда это необходимо, а PVC должныпостоянно ее резервировать на тот случай, если она понадобится. SVC такжетребуют меньшей административной работы, поскольку устанавливаютсяавтоматически, а не вручную. И наконец, SVC обеспечиваютотказоустойчивость: когда выходит из строя коммутатор, находящийся на путисоединения, другие коммутаторы выбирают альтернативный путь.
Предназначение этихсоединений состоит в расширении области применения FR на другиетипы приложений, такие как голос, видео и защищенные приложения Internet,помимо прочих. Однако в настоящее время SVC не получилиширокого распространения, в силу сложности в реализации. Как следствие, PVC являетсянаиболее распространенным режимом связи в сети FR.
ТОПОЛОГИЯ СЕТИ FRAME RELAY
Соединения FR ôóíêöèîíèðóþòíà канальном уровне —второй уровень модели OSI (см. рис. 1), используя общую (public), частную(private) или гибридную (hybrid) средупередачи.
/>
Рисунок 1.Пример “Frame Relay”-архитектуры
Сеть FR состоит изпереключателей (switches) FR, объединенных цифровой средой передачи. Конечноеоборудование, к примеру, маршрутизаторы, связываются через FR сетьв одном или нескольких направлениях. В стандартной терминологии, переключатели FR принадлежат к классу устройств DCE (Data Communications Equipment), а конечное оборудование пользователя — к классу DTE (Data Terminal Equipment).
DTE объединяются по спецификациям протокола FR UNI (FR User-to-Network Interface). Переключатель FR, представляющийUNI, читает адреса приходящих кадров и маршрутизирует всоответствующем направлении.
Физически сети FR образуютячеистую структуру коммутаторов. Общая топология сети приведена на рисунке 2.
Протокол FR можетинтегрироваться c многими протоколами, такими как ATM, X.25, IP, SNA, IPX и.т.д…
/>
Рисунок 2.Топология сети Frame Relay
Примеры подобных архитектурбудут приведены позже. Например, на рис. 1 можно наблюдать интеграциюпротоколов FR и ATM(в силу своей эффективности, наиболеераспространенный случай). В данном случае сеть ATM предоставляетвиртуальный свободный от ошибок канал связи.
FR позволяет передавать кадры размером до 4096 байт, аэтого достаточно для пакетов Ethernetи Token Ring,максимальная длина которых составляет 1500 и 4096 байт соответственно.Благодаря этому FR не предусматривает накладные расходы на сегментацию исборку.
ФОРМАТ КАДРА FRAME RELAY
Для транспортировки по сети FR, данныесегментируются в кадры. Формат кадра FR приведен на рис. 3.Один или несколько однобайтовых флагов служат для разделения кадров.
Кадр имеет различную длину, азаголовок коммутируемого кадра содержит 10-битовый номер, идентификаторсоединения канала данных (DataLink Connection Identifier — DLCI).
/>
Рисунок 3. Форматкадра Frame Relay
Приведем назначение полейзаголовка кадра FR:
DLCI — идентификатор соединения;
C/R — поле прикладного назначения, не используетсяпротоколом FR и передается по сети прозрачно;
EA — определяет 2-х, 3-х или 4-х байтовое поле адреса;
FECN — информирует узел назначения о заторе;
BECN — информирует узел-источник о заторе;
DE — идентифицирует кадры, которые могут быть сброшены вслучае затора.
Роль идентификаторасоединенияDLCI:
Каждое соединение PVC имеет10-битовый идентификатор, включаемый в заголовок кадра FR, называемый DLCI. Эточисло присваивается порту узла FR.При установке PVC, соединениюназначается один уникальный номер DLCI для порта-источника и другойдля порта назначения (удаленного порта). DLCI присваиваютсятолько конечным точкам PVC — сеть FRавтоматически назначает DLCI внутреннимузлам передачи.
Таким образом сфера действия DLCI ограничиваетсятолько локальным участком сети, что позволяет сети поддерживать большое числовиртуальных каналов. Благодаря этому разные маршрутизаторы в сети могутповторно использовать тот же самый DLCI; это позволяет сетииспользовать большее число виртуальных каналов. Таблицы перекрестных соединений(Cross-СonnectTables), ðàñïðîñòðàíÿåìûåìåæäó âñåìèêîììóòàòîðàìèFR в сети, устанавливают соответствиемежду входящими и исходящими DLCI.
Используя DLCI, DCE направляет данные от DTEчерез сеть в следующей последовательности:
FR DTE инкапсулирует пришедший пакет или кадр в FR-кадр. DTE задаеткорректный DLCI-адрес, который берется из специальной таблицы рандеву (look-up table), в которой определено соответствие между локальным адресом пакета исоответствующим номером DLCI.
DCE проверяет целостность кадра, используя контрольнуюпоследовательность FCS и в случае обнаружения ошибки сбрасывает кадр.
DCE ищет номер DLCI в таблице перекрестныхсоединений (Cross-ConnectTable) и, в случае если для указанного DLCI неопределена связь кадр сбрасывается.
DCE отправляет кадр к узлу назначения, через выталкиваниекадра в порт, специфицированный в таблице перекрестных ссылок.
Эти шаги представляют интереси будут рассмотрены подробнее в соответствующих разделах.
СКВОЗНАЯ КОММУТАЦИЯ
По сравнению со своимпредшественником, X.25, FR имеет значительные преимущества в производительности.Во время разработки X.25 соединения в глобальных сетях создавались по большейчасти на основе менее надежной аналоговой технологии. Поэтому, чтобы пакетыприбывали к получателю без ошибок и по порядку, X.25 требует от каждогопромежуточного узла между отправителем и получателем подтверждения целостностипакета и исправления любой обнаруженной ошибки. Связь с промежуточным хранениемзамедляет передачу пакетов, так как каждый узел проверяет FCS каждогопоступающего пакета и только затем передает его дальше. Таким образом, в сети сканалами низкого качества возникают нерегламентированные непостоянные повеличине задержки передаваемых данных. Поэтому невозможно передавать по сетям X.25 чувствительныйк задержкам трафик (например оцифрованную речь) с удовлетворительным качеством.
С появлением высоконадежныхцифровых каналов такая проверка стала излишней. Поэтому в FR, использованиекоторого подразумевает наличие цифровой инфраструктуры, не включены функциипоиска и коррекции ошибок. Коммутаторы FR используюттехнологию сквозной коммутации, при которой каждый пакет направляется наследующий транзитный узел сразу же по прочтении адресной информации, чтоисключает неравномерные задержки. Если случается какая-либо ошибка, коммутаторыFR отбраковывают кадры. Функция исправления ошибоквозлагается на межконцевой протокол более высокого уровня (например TCP илиSPX). При таком подходе накладные расходы по обработке врасчете на кадр снижаются, что значительно повышает пропускную способность иделает ее регламентируемой.
МЕХАНИЗМ УПРАВЛЕНИЯПОТОКАМИ.
Технология FR имеетспециальный механизм управления потоками, позволяющий обеспечивать более гибкоемультиплексирование разнородного трафика.
Управление потоком — это процедура регулирования скорости, с котороймаршрутизатор подает пакеты на коммутатор. Если принимающий коммутатор не всостоянии принять еще какие-либо пакеты (например, из-за перегрузки), то припомощи данного протокола можно потребовать приостановить отправку пакетов с маршрутизатораи, после разгрузки, продолжить ее. Этот процесс гарантирует, что принимающемукоммутатору не надо отбраковывать кадры. FR неподдерживает этот протокол в полной мере; если укоммутатора FR не достаточно буферного пространства для приемапоступающих кадров, то он отбраковывает кадры с установленным флагом DE —разрешение на отбраковку (см. рис. 3). Однако, маршрутизатор можетинициализировать процедуру восстановления данных, что может привести к ещебольшему затору.
/>
Рисунок 4. FECN иBECN.
Решение этой проблемывозлагается частично на протоколы верхлежащего уровня, например, — TCP/IP,который поддерживает некоторую степень механизма управления потоками, а такжена использование битов FECN,BECN — флагов явного извещения оперегрузке в прямом и обратном направлениях (см. рис. 4), причем последниеявляются особенностями FR.
Информационные биты FECN иBECN выставляются в момент попадания кадра в затор трафика.Маршрутизаторы с интерфейсом FRмогут расшифровать значения этих битов иактивизировать управление потоком на базепротокола верхлежащего уровня, например,- TCP/IP.
Надо отметить, чтопредставленный механизм не вписался бы в концепцию регламентирования пропускнойспособности сети, поддерживаемую FR,без введения соглашения о согласованнойскорости передачи информации (CommittedInformation Rate, CIR).
Концепциясогласованной скорости передачи информации
CIR — минимальная пропускная способность, гарантированнаякаждому PVC или SVC.Ýòàñêîðîñòü (измеряется в битах в секунду) выбирается клиентомсети FR в соответствии с объемом данных, которые он собираетсяпередавать по сети, и гарантируется она оператором сети FR илиадминистратором. На текущий момент скорость варьируется от 16Кбит/с до 44,8 Мбит/с. Еслипакетные посылки не превосходят скорость порта подключения клиента и пропускнаяспособность сети FR в данный момент имеет свободные ресурсы, то клиентможет превысить согласованное значение CIR. Скорость, скоторой клиент посылает данные при наличии достаточной пропускной способности,называется оverscriptionrate.
В случае перегруженностисети, коммутаторы отбрасывают избыточные (выходящие за пределы CIR) кадры. Поле разрешенияна отбраковку (DE) в кадре FRпозволяет регулировать этот процесс. Длякаждого кадра, пересылаемого по сети, коммутатор FR устанавливаетбит DE, если данный кадр превышает спецификацию CIR клиента.В случае затора кадры, с установленным флагом DE могут бытьотбракованы.
Реально, в сетях FR,наряду с CIR используется усредненная за определенный промежутоквремени Tc (скажем, за одну секунду) скорость, которую сеть “обязуется”поддерживать по соединению PVCили SVC.
Усреднение по времени играетздесь важную роль. Предположим, что через линию доступа с пропускной способностью64 Кбит/с пользователь определяет одно виртуальное соединениес CIR, равной 32 Кбит/с. Это значит,что приняв, например, в первые полсекунды 32 Кбит, коммутатор вправе отвергнутьвсе остальные биты, пришедшие за остальные полсекунды. Поэтому вводится понятиесогласованного импульсного объема передаваемой информации (Committed Burst Size — Bc) — максимального объема данных, который сеть “обязуется”передавать за время Tc. Это время вычисляют следующим образом: Tc=Bc/CIR, а по своей сути оно пропорционально неравномерности трафика.
Если кадры не укладываются врамки, задаваемые параметрами CIRи Bc, то онипередаются с установленным битом DE.При этом часто используют еще одинпараметр — избыточный импульсный объем передаваемой информации (Excess Burst Size — Be). Он определяет максимальный объем данных сверх Вс(избыточные данные), который коммутатор попытается передать в течение времениТс (см. рис 4). Вероятность доставки данных Ве, передающихся с установленнымфлагом DE, очевидно, ниже вероятности доставки данных Вс. Вседанные, превышающие объем Ве, коммутатор отбраковывает. Как видно из рисунка 5,пропускная способность линии доступа делится на три зоны:
согласованные данные, сгарантированной передачей;
избыточные данные (сустановленным битом DE), которые передаются в зависимости от доступных сетиресурсов;
все данные сверх избыточных,которые коммутатор автоматически отбрасывает.
/>
Рисунок 5. Распределениепропускной способности линии доступа при организации через нее виртуальногосоединения с определенными CIRи максимальной скоростью избыточныхданных
Реализация этих правил можетсущественно различаться как в оборудовании FR различныхпроизводителей, так и в сетях компаний — поставщиков услуг FR. Широкоиспользуется случай предоставления пользователю выбора только одного параметрасоединения — скорости CIR. При этом граница избыточных данных передвигается “вверх” иприравнивается скорости порта доступа. Таким образом устраняется “мертваязона”, при попадании в которую данные автоматическисбрасываются.
Изменить CIR несложно — достаточно обратиться к оператору или администратору сети, который всвою очередь программным образом переконфигурирует систему. Никакогодополнительного оборудования не требуется (при достаточном значении скоростипорта установленного у пользователя оборудования).
Итак, подведем итог.Концепция согласованной скорости передачи — это механизм согласования состандартом FR (предлагающим регламентированную пропускную способность),предназначенный для разрешения заторов в сети, посредством определения классасервиса для FR DTE и контроля доступа оборудования пользователя кпропускной способности сети. Для этого, при конфигурировании соединения PVCопределяются следующие параметры CIR:
Bc (CommittedBurst Size) — объем данных, передаваемыйгарантированно за время Tc;
Be (Excess BurstSize) — объем данных над Bc,передаваемый в случае достаточности ресурсов полосы пропускания;
DE (DiscardEligibility) — флаг разрешения на отбраковку;
Tc (samplinginterval) временной интервал дляизмерения Bc и Be, равный Bc/CIR.
Приведем пример конфигурации PVC:
CIR=128000 bitsper second
Bc=128000 bits
Be=64000 bits
Tc=1 second
В приведенном примере, DTE можетпередавать данные со средней скоростью 128 kbps, котораяможет возрастать до 192 kbps(Bc+Be). Кадры передаваемые над 128 kbps помечаютсяфлагом DE. Кадры над 192 kbps будутсброшены при входе в сеть FR.
ИНТЕГРАЦИЯ РЕЧИ
Как уже было отмечено,технология FR позволяет использовать для передачи чувствительного кзадержкам трафика (речь и т. п.) механизм резервирования полосы канала, близкийк тому, который применяется при временном разделении каналов (подробно — см.предыдущие пункты), а для обычных данных — статистическое приоритетноемультиплексирование. Все это в совокупности с некоторыми другими механизмами(описанными в предыдущих пунктах) позволяет обеспечить постоянный темп передачиречевых пакетов.
Современное оборудование FR,помимо компрессии речи (в 10-15 раз), обычно реализует ряд специальныхалгоритмов ее обработки, которые позволяют в еще большей степени использоватьособенности трансляции кадров.
Одним из механизмов являетсяподавление пауз. Как правило, телефонные собеседники говорят по очереди. Приразговоре по обычному телефону с ‘молчащей’стороны передается специальный шумовойсигнал. Кроме того, существуют паузы между словами и предложениями. Постатистике во время телефонных переговоров более 60% полосыпропускания канала используется на передачу тишины. При автоматическомопределении отсутствия полезного сигнала всю полосу канала можно использоватьдля передачи данных. На приемной стороне в это время генерируется ‘розовый’шум, для того чтобы у пользователя не создавалось впечатления ‘мертвой’ линии.
Еще одним интересныммеханизмом является ‘переменная скорость оцифровки’.Определяется наименьшая (базовая) скорость оцифровки, которая обеспечиваетминимально приемлемое качество передачи речи, и формируется поток ‘базовых’кадров, а при наличии свободной полосы канала — ‘дополнительные’пакеты, улучшающие качество речи. Такой алгоритм обработки телефонного трафикалегко реализуется (подробно рассмотренными выше) средствами FR (использованиефлага DE в кадрах, передающих ‘дополнительную’информацию, что дает возможность сети сбросить эти кадры в случае перегрузки).
Пример архитектуры сети FR синтеграцией речи и данных приведен на рисунке 6. Телефонный трафик передаетсянепосредственно через уровни FR,обеспечивающие ему приоритетную передачубез задержек, но не гарантирующие 100%-ной доставки до узла назначения(искаженные кадры сбрасываются).
/>
Рисунок 6. Пример сети Frame Relayс интеграцией речи
Для передачи данных, помимомеханизмов FR магистральной сети, на абонентской сторонезадействованы дополнительные протоколы, в данном случае X.25. Ониобеспечивают за счет повторной передачи пакетов, в которых обнаружены ошибки,гарантированное доведение данных на уровне абонент-абонент, то естьосуществляют функции протокола транспортного уровня семиуровневой моделивзаимодействия открытых систем OSI(этот механизм рассмотрен в пункте ‘Механизмуправления потоками’).
СРЕДСТВА ЗАЩИТЫ ОТ СБОЕВ
Осуществление соединения поглобальной сети связано с некоторой неопределенностью, т. к. вы не владеетеэтой сетью и, таким образом, не имеете контроля над трактами. В подобныхситуациях соединения по глобальной сети, должны быть чрезвычайноотказоустойчивы. FR отвечает этому требованию благодаря обеспечениюдинамической ремаршрутизации в случае отказа PVC.
Физически сети FR образуютячеистую структуру коммутаторов (см. рис. 1 и рис. 2). Одно из преимуществтакой ячеистой конфигурации состоит в том, что она обеспечивает определеннуюстепень отказоустойчивости. Если из-за выхода из строя какого либо узла PVC становитсянедоступным, то соседний коммутатор перенаправит соединение по альтернативномуинформационному каналу. В результате характеристики передачи лишь несколькоухудшатся. Кроме того, благодаря такой ячеистой конфигурации коммутаторы могутнаправлять кадры в обход других коммутаторов, если те испытывают значительнуюперегрузку.
Для защиты от сбоев на уровнеузла операторы или администраторы FR предлагают две опции: запасныеи резервные PVC. В случае запасного соединения (standby PVC) PVC устанавливается и активизируется в запасном узле; этотканал имеет существенно меньшую скорость CIR, чемосновное PVC. Если вдруг узел пострадает от землетрясения илипожара, то запасное PVC будет активизировано практически немедленно.
В случае резервногосоединения (backup PVC) PVCустанавливается на запасной площадке, ноне активизируется. Если функционирование основного узла невозможно, PVC будетактивизировано. Запасное PVC подходит для наиважнейших приложений благодаря тому,что его емкость может быть временно увеличена для предоставления более высокойпропускной способности; администратору сети достаточно только программноговмешательства в конфигурацию сети и будет предоставлена дополнительнаяпропускная способность до тех пор, пока основной канал не будет восстановлен.
Описанный подход FR кзащите от сбоев более гибок и менее дорогостоящ, нежели у TDM. Âñëó÷àå TDM вы должны будете иметь несколько запасных выделенныхлиний. Такая конфигурация и дорога и сложна. После аварий администратору придетсяпереконфигурировать все оборудование, в том числе маршрутизаторы и CSU/DSU.
НЕДОСТАТКИ ТЕХНОЛОГИИ
Основной недостатоктехнологии FR следует из того, что FR являетсяпротоколом канального (второго в модели OSI) уровня. FR ‘неразличает’ протоколы вышележащих уровней. Из этого вытекаетмножество проблем. Например, даже если в сети используется один протоколсетевого уровня, скажем IP, FRне ‘отличит’трафик жизненно важного для работы предприятия приложения клиент-сервер отдостаточно второстепенного трафика, идущего с сервера Web. Один изспособов отделить эти трафики друг от друга — использовать для каждого из нихсвое виртуальное соединение, что, впрочем потребует дополнительных расходов навторое виртуальное соединение.
Среди прочих проблем можно назватьоперации IP-мультикастинга, отсутствие широковещательногомножественного доступа (Non-BroadcastMultiple Access — NBMA) и др.
КЛЮЧЕВЫЕ ДОКУМЕНТЫСТАНДАРТА FRAME RELAY
ANSI TI.602
ISDN-Data-LinkLayer Signaling Specification for Application at the User-Network Interface определяет процедуру доступа к связи на D-канале(LAPD). FRиспользует подмножество LAPD называемое‘core aspects’ (дословно — ‘вид на ядро’).
ANSI TI.606
ISDN-ArchitecturalFramework and Service Description for Frame Relaying Bearer Service включаетописание архитектуры и сервиса FR.
ANSIAddendum to TI.606
Frame RelayingBearer Service включает детальноеописание механизмов управления потоками.
ANSI TI.618
ISDN-CoreAspects of Frame-Relay Protocol for use with Frame Relaying Bearer Service включаетописание ядра протокола FR.
ANSI TI.607 и ANSI TI.617
ISDN-Layer 3Signaling Specification for Circuit-Switched Bearer Service for DigitalSubscriber Signaling System No.1 иISDN-DigitalSubscriber Signaling System No.1 — Signaling Specificationfor Frame-Relay Bearer Service. Определяют требования ксигнализации для FR SVC и PVCсервиса.
ПОЛОЖЕНИЕ СЕТЕЙ FRAME RELAY НА РЫНКЕ
ПОЧЕМУ FRAME RELAY?
У авторов всех статей,публикуемых по тематике FR, факт того, что FR любимконечными пользователями и, что традиционным операторам сетей и альтернативнымпоставщикам услуг выгодно развертывать сети FR, не вызываетсомнений. В США переход пользователей от арендованных линий к FR связанс тем, что это позволяет им снизить общие сетевые расходы на 25-50%. Напомним,что FR —наиболее эффективная технология (дешевая и простая вуправлении) для передачи очень неравномерного трафика ЛВС и организациимежсетевого обмена. Дополнительным преимуществом является то, что частные иобщедоступные сети FR позволяют бесплатно передавать речевой трафик. С точкизрения операторов сетей связи, арендуемые линии, несмотря на свою высокуюдоходность, на самом деле не эффективны. Позволяя обслужить большое числопользователей с помощью одной линии связи, технология FR даетвозможность операторам в полной мере использовать емкость своих сетей.Разделение полосы пропускания между множеством виртуальных соединений FR снижаетстоимость доступа к сети и уменьшает требуемую среднюю полосу пропускания.Большинство приложений загружают сеть очень неравномерно, поэтому разделяемоеиспользование высокоскоростного канала имеет значительные преимущества (попроизводительности) перед применением низкоскоростного выделенного канала.
Для альтернативныхпоставщиков услуг связи технология FR имеет еще больше преимуществ.С ее помощью они могут предложить услуги передачи данных, которые практическиотсутствовали во многих странах. По мере завершения Форумом FR разработкистандартов, касающихся сигнализации, сжатия и маршрутизации речевого трафика,альтернативные поставщики услуг могут привлечь к себе часть речевого трафикатрадиционных операторов связи.
СПОСОБЫ ПОСТРОЕНИЯ СЕТИ FRAME RELAY
Услуги FR предлагаютвсе больше и больше телекоммуникационных компаний во всем мире. Как правило,они извлекают максимальную пользу из этой технологии путем интегрированнойпередачи по сети FR данных, трафика ЛВС, речи и факсов. При построениикорпоративной сети на базе технологии FR, как правило, рассматриваютсятри основных варианта ее организации.
Частная сеть на базевыделенных линий. Компания арендуетлинии связи и приобретает необходимое оборудование (коммутаторы, маршрутизаторыили мультиплексоры). Построенная на их базе сеть является собственностью фирмыи находится под ее полным контролем.
Виртуальная частная сеть. Фирма покупает услуги сетей FR утелекоммуникационных компаний. При этом она либо приобретает абонентскоеоборудование FR вместе с услугами или независимо от них, либо арендуетэто оборудование у телекоммуникационного оператора. Таким образом, фирмасоздает частную корпоративную сеть с использованием услуг сетей FR общегопользования и осуществляет полный контроль над сетью и административноеуправление ею.
Соглашение с внешнейорганизацией о создании и управлении сетью. Существующая корпоративная сеть передается телекоммуникационнойкомпании, которая осуществляет административное управление этой сетью винтересах фирмы-клиента, а кроме того, предоставляет услуги связи, оборудованиеи реализует поддержку сети. Существует ярко выраженная рыночная тенденция ктаким соглашениям; на данной основе в мире функционирует 30% корпоративныхсетей. Эта тенденция обусловлена как неспособностью или нежеланием многихкомпаний самостоятельно справляться с дорогостоящей и сложной эксплуатациейкорпоративных сетей, так и глобальной экспансией телекоммуникационныхоператоров, которые постоянно расширяют спектр предоставляемых услуг.
ОСНОВНЫЕ ТЕНДЕНЦИИ РЫНКА
Независимо от способасоздания сети FR, компании необходимо иметь представление об имеющемсяна рынке операторском и абонентском оборудовании FR. Многиепоставщики предлагают устройства доступа к сетям FR (Frame Relay Access Device — FRAD) с интеграцией речи и данных. При выборе FRAD необходимоучитывать размер сети и перспективы ее расширения. Оборудование должно иметьгибкие характеристики, которые позволяют приспособить его к тем тенденциям вобласти технологий и организации сетей, которые будут главенствующими через 2-3 года.
Ниже приведены основныетенденции рынка оборудования услуг FR.
Рост требований к пропускнойспособности каналов FR, обеспечивающих высокоскоростную передачу информации спомощью недорогих средств доступа к ресурсам T1/E1. Предполагалось,что сетиFR будут поддерживать скорости передачи до 2 Мбит/с, ауслуги широкополосных каналов — предоставляться в сетях ATM. Однакооператоры начинают расширять спектр своих услуг FR, предлагаявсе большие скорости передачи. Так MCI уже обеспечивает вобъединенном канале FR скорости передачи 12,88 Мбит/с. Такимобразом FRAD должны работать на высоких скоростях.
Объединение доступа в Internet и в виртуальные частные сети. Операторы предлагают экономичный доступ вInternet через сети FR, что позволяет за счет отказаот услуг от услуг поставщика доступа в Internet увеличитьгарантированную скорость передачи информации (CIR). В этомслучае можно использовать одно и то же оборудование для доступа в сети FR ив Internet (первой ласточкой является AT&T). Вфилиалах рекомендуется устанавливать интеллектуальные FRAD синтеграцией речи и данных, способные одновременно выполнять функции IP-маршрутизатора,аутентификации пользователя и брандмауэра, а так же использовать один IP-адресдля всех устройств ЛВС.
Подсчитано, что 60% критичноготрафика в США составляют данные SNA.Компании переводят многие из этих сетейна технологию FR. Благодаря замене дорогостоящих выделенных линий SDLC достигаетсяснижение издержек на 30-40%. Данные SNA передаются по глобальнымсетям FR наряду с трафиком ЛВС, поэтому оборудование FR должнообеспечивать объединение трафика SNAи ЛВС в каналах FR.
Совместимомость с АТМ.Операторы предлагают услуги FRв качестве промежуточного решения дляпользователей, нуждающихся в высокой пропускной способности. Кроме того, ужесейчас в корпоративных сетях технология АТМ используется на крупных объектах, ав небольшихфилиалах продолжает применяться технология FR. Было быхорошо, если бы абонентское оборудование FR моглообеспечивать переход к АТМ с помощью внешнего решения (устройство объединенияАТМ/FR).
Рост количества интрасетей.75% интрасетей используют в качестве транспортного протокола FR. Желательнорасполагать оборудованием FR, которое поддерживает передачу речи как по протоколу FR (VoFR), так и по IP (VoIP).
ОБОРУДОВАНИЕ И КАНАЛЫ ДЛЯСЕТЕЙ FRAME RELAY
ОСНОВНЫЕ КРИТЕРИИ ВЫБОРАОБОРУДОВАНИЯ
В этом пункте приведеныосновные критерии выбора оборудования доступа в сети FR, котороесможет удовлетворить не только нынешние, но и будущие потребности корпоративнойсети.
Универсальность решений ивозможность наращивания:
· один поставщик — начиная от решениямалого офиса до коммуникационной платформы для управления крупной компанией.Этим достигается сокращение расходов на приобретение оборудования и нарасширение его возможностей в будущем;
· интеграция речи, данных,факсимильных сообщений и трафика ЛВС позволяет использовать максимумпропускной способности сети;
· поддержка магистрального канала свысокой пропускной способностью (от n*64 Кбит до 2 Мбит/с).
Поддержка передачи речи:
· компрессия по стандарту G.729 (рекомендованк использованию консорциумом FRForum);
· приоритетная обработка речевыхпакетов;
· поддержка интерфейсов учрежденческойАТС для нескольких каналов T1/E1;
· коммутация речи — установлениесвязи между несколькими пунктами и автоматическая маршрутизация телефонноговызова в пределах корпоративной сети в обход учрежденческой АТС;
· использование современныхтехнологий — буфера фазового дрожания; подавления речевых пауз и эха;
· поддержка сигнализации (QSIG, ISDN);
· широкий выбор телефонныхинтерфейсов (E&M, FXS,FXO).
Поддержка передачи данных
· маршрутизация протоколов IP и IPX;
· многопротокольная поддержка SNA (RFC 1490), IP, IPX, HDLC, асинхронный X.25;
· поддержка сервисов ISDN; соединениепо требованию (COD), полоса пропускания по требованию (BOD), автоматическоеподключение резервного канала ISDN;
· поддержка функций брандмауэра;
· использование одного IP-àäðåñàäëÿ âñåõóñòðîéñòâËÂÑ;
· встроенные устройства DCU/CSU дляподключения к сети DDS;
· компрессия данных.
Управление.
· Установленные в устройстве программы-àãåíòû SNMP и приложение сетевогоадминистрирования должны в полной мере обеспечивать конфигурирование,диагностику и непрерывный контроль с центральной консоли управления.
Резервирование.
· Необходимо наличие резервныхмагистрального порта, модуля управления и источника питания.
КАНАЛЫ ДЛЯ FR
Как показал опыт, в том числероссийский, для этой цели могут служить следующие каналы.
Цифровые выделенные каналысвязи. Их использование являетсянаиболее очевидным и естественным вариантом, если есть средства на ихразвертывание.
Физические линии. Еслиорганизация имеет физические (неуплотненные) линии, то при помощисоответствующих модемов (ближнего действия или HDSL) можнополучить наложенные цифровые каналы со скоростью передачи до 2 Мбит/с.Без применения репитеров такие каналы обеспечивают связь на расстоянии до 16км. Причем дальность связи обратно пропорциональна диаметру провода и скоростипередачи. На оптоволокне при помощи модемов RAD можнодостичь быстродействия до 38 Мбит/с (E3).
Выделенные каналытональной частоты (ТЧ). Многочисленныеэксперименты и практическая эксплуатация сетей FR (особенно вРоссии) подтвердили возможность использования каналов ТЧ в сетях FR. Приэтом необходимо применение качественных профессиональных модемов, постоянноеслежение за состоянием каналов, а так же оптимизация топологии сетей. Припостроении сети FR на базе каналов ТЧ следует избегать топологий сбольшим количеством промежуточных узлов, иначе FR будетработать неэффективно.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Конечно, FR неможет гарантировать качество обслуживания на том уровне, который способнапредоставить АТМ, и не имеет развитых механизмов управления пропускнойспособностью, свойственных АТМ. Тем не менее существует немало причин (частичноприведенных выше), определяющих успех развития сетей FR и гибридныхсетей АТМ-FR. Существует даже мнение, что в настоящее время развитиесетей АТМ отчасти связано с существованием технологии FR, которая даетдля них потоки.