Keret relé - Frame Relay

Alapvető Frame Relay hálózat

A Frame Relay egy szabványosított nagy kiterjedésű hálózat (WAN) technológia, amely csomagkapcsoló módszertan segítségével határozza meg a digitális távközlési csatornák fizikai és adatkapcsolati rétegeit . Eredetileg az Integrált Szolgáltatások Digitális Hálózatának (ISDN) infrastruktúráján keresztül történő szállításra tervezték, ma már sok más hálózati interfész kontextusában is használható.

A hálózati szolgáltatók általában a Frame Relay for Voice ( VoFR ) és az adatok beágyazási technikáját valósítják meg a helyi hálózatok (LAN -ok ) között, WAN -on keresztül. Minden végfelhasználó privát vonalat (vagy bérelt vonalat ) kap egy Frame Relay csomóponthoz . A Frame Relay hálózat kezeli az átvitelt egy gyakran változó útvonalon, átláthatóan a végfelhasználó minden kiterjedten használt WAN protokollja számára. Ez olcsóbb, mint a bérelt vonalak, és ez az egyik oka a népszerűségének. A Frame Relay hálózat felhasználói konfigurációjának rendkívül egyszerű konfigurálása egy másik okot kínál a Frame Relay népszerűségére.

A száloptika feletti Ethernet , az MPLS , a VPN és a dedikált szélessávú szolgáltatások, például a kábelmodem és a DSL megjelenésével a Frame Relay az utóbbi években kevésbé népszerűvé vált.

Technikai leírás

A Frame Relay tervezői távközlési szolgáltatást kívántak nyújtani a költséghatékony adatátvitelhez a helyi hálózatok (LAN) és a nagy kiterjedésű hálózat (WAN) végpontok közötti szakaszos forgalom érdekében . A Frame Relay az adatokat változó méretű egységekbe helyezi, amelyeket "kereteknek" neveznek, és minden szükséges hibajavítást (például az adatok újraküldését) a végpontokra hagy . Ez felgyorsítja az általános adatátvitelt. A legtöbb szolgáltatás esetében a hálózat állandó virtuális áramkört (PVC) biztosít, ami azt jelenti, hogy az ügyfél folyamatos, dedikált kapcsolatot lát anélkül, hogy fizetnie kellene a teljes idejű bérelt vonalért , míg a szolgáltató kitalálja az egyes keretek útvonalát rendeltetési helyére, és a használat alapján töltheti fel.

A vállalkozás kiválaszthatja a szolgáltatás minőségének szintjét , egyes kereteket előnyben részesítve, míg másokat kevésbé fontos. A Frame Relay működhet töredékes T-1 vagy teljes T-hordozós rendszerhordozókon (Amerikán kívül, E1 vagy teljes E-hordozó ). A Frame Relay kiegészíti és biztosítja a középkategóriás szolgáltatást az alapsebességű , 128 kbit/s sávszélességet kínáló ISDN és az Asynchronous Transfer Mode (ATM) között, amely a Frame Relay-hez hasonló módon működik, de 155,520 Mbit/s 622,080 Mbit/s.

A Frame Relay technikai alapja a régebbi X.25 csomagkapcsoló technológia, amelyet analóg hangvonalak adatátvitelére terveztek. Ellentétben az X.25 -tel, amelynek tervezői analóg jeleket vártak , viszonylag nagy az átviteli hibák valószínűsége, a Frame Relay egy gyors csomagkapcsoló technológia, amely kapcsolatok felett működik, és alacsony az átviteli hibák valószínűsége (általában gyakorlatilag veszteségmentes, mint a PDH ), ami azt jelenti, hogy a protokoll nem próbálja kijavítani a hibákat. Amikor a Frame Relay hálózat hibát észlel egy keretben, egyszerűen leesik. A végpontok felelősek a kiesett képkockák észleléséért és továbbításáért. (A digitális hálózatok azonban az analóg hálózatokhoz képest rendkívül kicsi hibalehetőséget kínálnak.)

A Frame Relay gyakran szolgál helyi hálózatok (LAN-ok) összekapcsolására a főbb gerincekkel , valamint nyilvános nagy kiterjedésű hálózatokon (WAN-ok), valamint magánhálózati környezetekben, bérelt vonalakkal T-1 vonalakon keresztül. Az átviteli időszak alatt dedikált kapcsolatot igényel. A Frame Relay nem biztosít ideális utat hang- vagy videóátvitelhez, mindkettő folyamatos átvitelt igényel. Bizonyos körülmények között azonban a hang- és videoátvitel a Frame Relay -t használja.

A Frame Relay az integrált szolgáltatások digitális hálózatának (ISDN) kiterjesztéseként jött létre. Tervezői arra törekedtek, hogy a csomagkapcsolt hálózat áramkörkapcsolt technológián keresztül tudjon szállítani. A technológia önálló és költséghatékony eszközévé vált a WAN létrehozásának.

A Frame Relay kapcsolók virtuális áramköröket hoznak létre a távoli LAN -ok WAN -hoz való csatlakoztatásához. A Frame Relay hálózat a LAN határolóeszköz, általában egy útválasztó és a hordozókapcsoló között létezik. A szolgáltató által használt technológia a kapcsolók közötti adatátvitelhez változó, és a szolgáltatók között eltérő lehet (azaz a működéshez a gyakorlati Frame Relay megvalósításnak nem kell kizárólag a saját szállítási mechanizmusára támaszkodnia).

A technológia kifinomultsága megköveteli a Frame Relay működésének leírásához használt kifejezések alapos megértését. A Frame Relay alapos ismerete nélkül nehéz hibaelhárítani a teljesítményét.

A keret-relé vázszerkezet lényegében majdnem pontosan azt tükrözi, amit az LAP-D esetében határoztak meg. A forgalom elemzése megkülönbözteti a Frame Relay formátumot az LAP-D-től a vezérlőmező hiánya miatt.

Protokoll adategység

Minden Frame Relay protokoll adategység (PDU) a következő mezőkből áll:

  1. Zászló mező . A zászlót magas szintű adatkapcsolati szinkronizálásra használják, amely a keret elejét és végét jelzi a 01111110 egyedi mintával. Annak biztosítása érdekében, hogy a 01111110 minta ne jelenjen meg valahol a keretben, bitkitöltési és destuffing eljárásokat alkalmaznak.
  2. Cím mező . Mindegyik címmező a használt címtartománytól függően elfoglalhatja a 2–3., A 2–4. Vagy a 2–5. Egy két oktettes címmező tartalmazza az EA = CÍM TERÜLET BŐVÍTŐ BITEKET és a C/R = PARANCS/VÁLASZ BIT-et.
    1. DLCI -Adatkapcsolat -azonosító bitek. A DLCI a virtuális kapcsolat azonosítására szolgál, hogy a fogadó fél tudja, melyik információkapcsolathoz tartozik egy keret. Vegye figyelembe, hogy ennek a DLCI -nek csak helyi jelentősége van. Egy fizikai csatorna többféle virtuális kapcsolatot multiplexelhet .
    2. FECN, BECN, DE bitek. Ezek a bitek torlódásról számolnak be:
      • FECN = Explicit torlódás értesítési bit
      • BECN = Visszafelé irányuló explicit szűk keresztmetszetek értesítési bitje
      • DE = Elvetési jogosultsági bit
  3. Információs mező . A rendszerparaméter határozza meg a maximális számú adatbájtot, amelyet a gazdagép képes egy keretbe csomagolni. A házigazdák tárgyalhatnak a maximális maximális képkocka hosszáról a hívás beállításakor. A szabvány a maximális információmező -méretet (bármilyen hálózat támogatja) legalább 262 oktettként határozza meg. Mivel a végpontok közötti protokollok jellemzően nagyobb információs egységeken alapulnak, a Frame Relay azt javasolja, hogy a hálózat legalább 1600 oktett maximális értéket támogasson, hogy elkerülje a végfelhasználók szegmentálását és újratelepítését.
  4. Keretellenőrzési sorozat (FCS) mező . Mivel nem lehet teljesen figyelmen kívül hagyja a bithiba-arány a közepes, minden kapcsoló csomópont végre kell hajtania a hiba felderítése, hogy elkerülik az sávszélesség miatt az átviteli err ed kereteket. A Frame Relay -ben használt hibafelismerő mechanizmus a ciklikus redundancia -ellenőrzést (CRC) használja alapul.

Torlódásszabályozás

A Frame Relay hálózat egyszerűsített protokollt használ minden kapcsolási csomóponton. Az egyszerűséget a hivatkozásonkénti folyamatszabályozás elhagyásával éri el. Ennek eredményeként a felajánlott terhelés nagymértékben meghatározta a Frame Relay hálózatok teljesítményét. Ha a felajánlott terhelés magas, egyes szolgáltatások törése miatt az ideiglenes túlterhelés egyes Frame Relay csomópontokban a hálózati átviteli sebesség összeomlását okozza. Ezért a Frame Relay hálózatok hatékony mechanizmusokat igényelnek a torlódások ellenőrzésére.

A torlódásszabályozás a Frame Relay hálózatokban a következő elemeket tartalmazza:

  1. Felvételi ellenőrzés. Ez biztosítja a Frame Relay -ben használt fő mechanizmust, amely biztosítja az erőforrásigény garanciáját, miután elfogadták. Általában a magas hálózati teljesítmény elérését is szolgálja. A hálózat a kért forgalomleíró és a hálózat maradék kapacitása alapján dönt arról, hogy elfogad -e új csatlakozási kérelmet. A forgalomleíró egy paraméterkészletből áll, amelyet a hívásindításkor vagy a szolgáltatás-előfizetéskor közölnek a kapcsolási csomópontokkal, és amely jellemzi a kapcsolat statisztikai tulajdonságait. A forgalomleíró három elemből áll:
  2. Elkötelezett információk aránya (CIR). Az átlagos sebesség (bit/s -ban), amellyel a hálózat garantálja az információegységek átvitelét egy T mérési intervallumon keresztül. Ezt a T intervallumot a következőképpen definiálják: T = Bc/CIR.
  3. Elkötelezett sorozatkép (BC). A T intervallumban továbbítható információegységek maximális száma.
  4. Túlzott sorozatkép (BE). A nem lekötött információegységek maximális száma (bitekben), amelyeket a hálózat az intervallum során megpróbál hordozni.

Miután a hálózat kapcsolatot létesített, a Frame Relay hálózat élcsomópontjának figyelemmel kell kísérnie a kapcsolat forgalmát, hogy a hálózati erőforrások tényleges felhasználása ne lépje túl ezt a specifikációt. A Frame Relay meghatározza a felhasználó információsebességének bizonyos korlátozásait. Lehetővé teszi a hálózat számára, hogy kikényszerítse a végfelhasználói információsebességet, és eldobja az információkat, ha túllépik az előfizetett hozzáférési sebességet.

A szűk keresztmetszetekről szóló értesítést javasolják torlódáselhárítási politikának. Megpróbálja a hálózatot a kívánt egyensúlyi ponton működtetni, hogy a hálózat bizonyos szolgáltatási minősége (QoS) teljesülhessen. Ehhez speciális torlódásszabályozó biteket építettek be a Frame Relay címmezőjébe: FECN és BECN. Az alapötlet az, hogy kerüljük az adatok felhalmozódását a hálózaton belül.

Az FECN a kifejezett torlódási értesítés továbbítását jelenti. Az FECN bit 1 -re állítható, jelezve, hogy torlódás volt tapasztalható a keretátvitel irányában, így tájékoztatja a célállomást, hogy torlódás történt. A BECN azt jelenti, hogy visszafelé kifejezett szűk keresztmetszeti értesítés. A BECN bit 1 -re állítható, jelezve, hogy torlódás tapasztalható a hálózatban a keretátvitellel ellentétes irányban, így tájékoztatja a küldőt a torlódásról.

Eredet

A Frame Relay az X.25 protokoll lecsupaszított verziójaként kezdődött, felszabadítva magát az X.25-höz leggyakrabban társított hibajavító teher alól. Amikor a Frame Relay hibát észlel, egyszerűen eldobja a szabálysértő csomagot. A Frame Relay a megosztott hozzáférés koncepcióját használja, és a "best-band" néven ismert technikára támaszkodik, amely szerint a hibajavítás gyakorlatilag nem létezik, és gyakorlatilag nincs garancia a megbízható adatszolgáltatásra. A Frame Relay iparilag szabványos beágyazást biztosít, kihasználva a nagy sebességű, csomagkapcsolt technológia erősségeit, amely képes több virtuális áramkör és protokoll kiszolgálására a csatlakoztatott eszközök, például két útválasztó között.
Bár a Frame Relay nagyon népszerű lett Észak -Amerikában, Európában soha nem volt túl népszerű. Az X.25 maradt az elsődleges szabvány mindaddig, amíg az IP széles körű elérhetősége szinte elavulttá tette a csomagváltást. Néha más szolgáltatások, például az X.25 vagy az IP -forgalom gerincét használták. Ahol a Frame Relay -t az USA -ban a TCP/IP forgalom hordozójaként is használták, Európában az IP -hálózatok gerincei gyakran ATM -et vagy PoS -t használtak, amelyet később a Carrier Ethernet váltott fel

Kapcsolat az X.25 -tel

OSI modell
által réteggel
7.  Alkalmazási réteg
6.  Bemutató réteg
5.  Session réteg
4.  Szállítási réteg
3.  Hálózati réteg
2.  Adatkapcsolati réteg
1.  Fizikai réteg

Az X.25 fontos korai WAN protokoll volt, és gyakran a Frame Relay nagyapjának tekintik, mivel az X.25 mögöttes protokolljai és funkciói közül sok még ma is használatban van (a frissítésekkel együtt).

Az X.25 szolgáltatásminőséget és hibamentes szállítást biztosít, míg a Frame Relay úgy lett kialakítva, hogy az adatokat a lehető leggyorsabban továbbítsa alacsony hibás hálózatokon keresztül. A Frame Relay kiküszöböli az X.25-ben használt számos magasabb szintű eljárást és mezőt. A Frame Relay-t olyan linkeken való használatra tervezték, amelyek hibaaránya jóval alacsonyabb, mint az X.25 tervezésekor.

Az X.25 csomagokat készít és küld, míg a Frame Relay képkockákat készít és küld. Az X.25 csomagok több mezőt tartalmaznak a hibakereséshez és az áramlásszabályozáshoz , amelyek nagy részét a Frame Relay nem használja. A keretek Frame Relay tartalmaz kiterjesztett kapcsolati réteg cím mezőt, amely lehetővé teszi, hogy a Frame Relay csomópontok közvetlen kereteket a célpontok minimális feldolgozást. Az X.25 feletti funkciók és mezők megszüntetése lehetővé teszi, hogy a Frame Relay gyorsabban mozgassa az adatokat, de több teret hagy a hibáknak és nagyobb késéseknek, ha az adatokat újra kell küldeni.

Az X.25 csomagkapcsolt hálózatok általában rögzített sávszélességet osztottak ki a hálózaton keresztül minden X.25 hozzáféréshez, függetlenül az aktuális terheléstől. Ez az erőforrás -elosztási megközelítés, bár alkalmas olyan alkalmazásokra, amelyek garantált szolgáltatási minőséget igényelnek, nem hatékony azoknál az alkalmazásoknál, amelyek terhelési jellemzőikben rendkívül dinamikusak, vagy amelyek előnyösek lennének egy dinamikusabb erőforrás -elosztásban. A Frame Relay hálózatok dinamikusan kioszthatják a sávszélességet fizikai és logikai csatornaszinten.

Virtuális áramkörök

WAN protokollként a Frame Relay leggyakrabban az Open Systems Interconnection (OSI) hétrétegű modell 2. rétegében ( adatkapcsolati réteg ) valósul meg . Kétféle áramkör létezik: állandó virtuális áramkörök (PVC), amelyeket fizikai hálózaton keresztül leképezett logikai végpontok közötti kapcsolatok létrehozására használnak, és kapcsolt virtuális áramkörök (SVC). Ez utóbbiak analógok a nyilvános kapcsolt telefonhálózat (PSTN), a globális telefonhálózat áramkör-kapcsolási koncepcióival .

Helyi kezelőfelület

Fő cikk: Helyi kezelőfelület

A Frame Relay -re vonatkozó első javaslatokat 1984 -ben mutatták be a Nemzetközi Telefon- és Távirati Tanácsadó Bizottságnak ( CCITT ). Az interoperabilitás és a szabványosítás hiánya megakadályozta a Frame Relay jelentős telepítését 1990 -ig, amikor a Cisco , a Digital Equipment Corporation (DEC), az Northern Telecom és A StrataCom konzorciumot hozott létre annak fejlesztésére. Készítettek egy protokollt, amely további képességeket biztosított a bonyolult hálózatközi környezetekhez. Ezeket a Frame Relay kiterjesztéseket helyi felügyeleti interfésznek (LMI) nevezik .

A Datalink kapcsolat azonosítók ( DLCI -k ) olyan számok, amelyek a Frame Relay hálózaton keresztül vezető utakra utalnak. Ezek csak helyileg jelentősek, ami azt jelenti, hogy amikor az A eszköz adatokat küld a B eszköznek, akkor valószínűleg más DLCI-t fog használni, mint a B eszköz a válaszhoz. Több virtuális áramkör is aktív lehet ugyanazon fizikai végpontokban ( alfelületek használatával ).

Az LMI globális címzési bővítmény a Frame Relay adatkapcsolat-azonosító (DLCI) értékeit globális, nem pedig helyi jelentőséggel ruházza fel. A DLCI értékek DTE címekké válnak, amelyek egyedülállóak a Frame Relay WAN -ban. A globális címbővítés funkcionalitást és kezelhetőséget biztosít a Frame Relay internethálózatokhoz. Például az egyes hálózati interfészek és a hozzájuk csatolt végcsomópontok azonosíthatók szabványos címfelbontási és felderítési technikákkal. Ezenkívül a teljes Frame Relay hálózat tipikus LAN -nak tűnik a perifériáján lévő útválasztóknak.

Az LMI virtuális áramkör állapotüzenetei kommunikációt és szinkronizálást biztosítanak a Frame Relay DTE és a DCE eszközök között. Ezek az üzenetek rendszeresen jelentést készítenek a PVC -k állapotáról, ami megakadályozza, hogy az adatokat fekete lyukakba küldjék (azaz a már nem létező PVC -k fölé).

Az LMI multicasting kiterjesztése lehetővé teszi a multicast csoportok hozzárendelését. A multicasting sávszélességet takarít meg, mivel lehetővé teszi, hogy az útválasztási frissítéseket és a címfeloldó üzeneteket csak meghatározott útválasztócsoportoknak küldje el. A bővítmény jelentéseket küld a frissítési üzenetekben lévő multicast csoportok állapotáról is.

Elkötelezett információk aránya (CIR)

A Frame Relay kapcsolatok gyakran kapnak egy elkötelezett információs sebességet (CIR) és egy kibontható sávszélességet, amelyet kiterjesztett információsebességnek (EIR) neveznek. A szolgáltató garantálja, hogy a kapcsolat mindig támogatja a C arányt, és néha a PRa sebességet, ha megfelelő sávszélesség van. A CIR -t meghaladóan küldött kereteket selejtezésre jogosultnak (DE) jelölik, ami azt jelenti, hogy ejthetők, ha torlódás lép fel a Frame Relay hálózaton belül. Az EIR -t meghaladóan küldött kereteket azonnal leejtik.

Piaci hírnév

A Frame Relay a meglévő fizikai erőforrások hatékonyabb kihasználását tűzte ki célul, lehetővé téve a távközlési vállalatok adatszolgáltatásainak túlzott mértékű biztosítását ügyfeleik számára, mivel az ügyfelek nem valószínű, hogy az idő 45 százalékában használnának adatszolgáltatást. Az utóbbi években a Frame Relay rossz hírnévre tett szert egyes piacokon a túlzott sávszélesség -túlfoglalás miatt .

A távközlési vállalatok gyakran értékesítik a Frame Relay -t olyan vállalkozásoknak, amelyek olcsóbb alternatívát keresnek a dedikált vonalakhoz ; felhasználása a különböző földrajzi területeken nagymértékben függött a kormányzati és távközlési vállalatok politikájától. A Frame Relay termékeket gyártó korai vállalatok között szerepelt a StrataCom (később a Cisco Systems felvásárolta ) és a Cascade Communications (később az Ascend Communications , majd a Lucent Technologies vásárolta meg ).

2007 júniusától az AT&T volt a legnagyobb Frame Relay szolgáltató az Egyesült Államokban, 22 állam helyi hálózataival, valamint nemzeti és nemzetközi hálózatokkal.

FRF.12

Amikor csomagolt adatokat multiplexelünk különböző virtuális áramkörökből vagy folyamatokból, gyakran felmerülnek a szolgáltatás minőségével kapcsolatos aggodalmak. Ennek az az oka, hogy az egyik virtuális áramkörből származó keret elég hosszú ideig foglalhatja el a vonalat ahhoz, hogy megszakítsa a másik virtuális áramkörnek adott szervizgaranciát. Az IP töredezettség egy módszer ennek kezelésére. A bejövő hosszú csomagot rövidebb csomagok sorozatára bontják, és elegendő információt adnak hozzá ahhoz, hogy a hosszú keretet a túlsó végén újra összeállítsák. Az FRF.12 a Frame Relay Forum specifikációja, amely meghatározza, hogyan kell elvégezni a töredezettséget a kerettovábbító forgalomban, elsősorban a hangforgalom számára. Az FRF.12 specifikáció leírja a Frame Relay keretek kisebb képkockákra töredezésének módszerét.

Lásd még

Hivatkozások

Külső linkek