Сети Frame Relay

Frame relay (англ. «ретрансляция кадров», FR) - протокол канального уровня сетевой модели OSI. Высокоскоростная технология для территориальных сетей, предназначенная для передачи чувствительного к задержкам трафика, которым, в частности, являются видео- и аудиопотоки. Максимальная скорость, допускаемая протоколом FR — 34,368 мегабит/сек (каналы E3). Коммутация: точка-точка.

Технология frame relay использует для передачи данных технику виртуальных соединений, аналогичную той, которая применялась в сетях Х.25, однако стек протоколов frame relay передает кадры (при установленном виртуальном соединении) по протоколам только физического и канального уровней, в то время как в сетях Х.25 и после установления соединения пользовательские данные передаются протоколом 3-го уровня.

Протокол X.25

X.25 — семейство протоколов сетевого уровня сетевой модели OSI.

Предназначалось для организации WAN (Wide Area Network, Глобальная вычислительная сеть (охватывающая большие территории и включающая в себя большое число компьютеров)), а основе телефонных сетей с линиями с достаточно высокой частотой ошибок, поэтому содержит развитые механизмы коррекции ошибок. Ориентирован на работу с установлением соединений. Является предшественником протокола Frame Relay.

X.25 обеспечивает множество независимых виртуальных каналов (Permanent Virtual Circuits, PVC и Switched Virtual Circuits, SVC ) в одной линии связи, идентифицируемых в X.25-сети по идентификаторам подключения к соединению (идентификаторы логического канала (Logical Channel Identifyer, LCI) или номера логического канала (Logical Channel Number, LCN).

Основные организации, работающие со стандартом Frame Relay

В настоящее время разработкой и исследованием стандартов FR занимаются три организации:

Frame Relay Forum (FRF) - международный консорциум, включающий в себя свыше 300 поставщиков оборудования и услуг, среди которых 3Com, Northern Telecom, Digital, Cisco, Netrix, Ascom Timeplex, Newbridge Networks, Zilog и др.;

American National Standards Institute (ANSI, Американский национальный институт по стандартизации);

Международный союз электросвязи (ITU-T).

Формат

кадра

Каждый кадр начинается и замыкается «флагом» — последовательностью «01111110». Для предотвращения случайной имитации последовательности «флаг» внутри кадра при его передаче проверяется всё его содержание между двумя флагами и после каждой последовательности, состоящей из пяти идущих подряд бит «1», вставляется бит «0». Эта процедура (bit stuffing) обязательна при формировании любого кадра FR, при приёме эти биты «0» отбрасываются.

FCS (Frame Check Sequence) — проверочная последовательность кадра служит для обнаружения ошибок.

Поле данных имеет минимальную длину в 1 октет (аналогично байту, номожет быть равен 10 или 12 байт, а октет всегда равен 8 битам) максимальную по стандарту Frame Relay Forum — 1600 октетов, однако в реализациях некоторых производителей FR-оборудования допускается превышение максимального размера (до 4096 октетов).

Формат

кадра

•Поле Адрес кадра Frame Relay, кроме собственно адресной информации, содержит также и дополнительные поля управления потоком данных и уведомлений о перегрузке канала и имеет следующую структуру:

Структурная

схема

Коммутаторы Frame Relay используют технологию сквозной коммутации, т.е. кадры передаются с коммутатора на коммутатор сразу после прочтения адреса назначения, что обеспечивает высокую скорость передачи данных. В сетях Frame Relay применяются высококачественные каналы передачи, поэтому возможна передача трафика чувствительного к задержкам (голосовых и мультимедийных данных). В магистральных каналах сети Frame Relay используются волоконно-оптические кабели, а в каналах доступа может применяться высококачественная витая пара.

На рисунке представлена структурная схема сети Frame Relay, где изображены основные элементы:

DTE (data terminal equipment) – аппаратура передачи данных (маршрутизаторы, мосты, ПК). DCE (data circuit-terminating equipment) – оконечное оборудование канала передачи данных (телекоммуникационное оборудование, обеспечивающее доступ к сети).

Физический уровень Frame Relay

На физическом уровне Frame Relay используют цифровые выделенные каналы связи, протокол физического уровня I.430/431.

Канальный уровень Frame Relay

В сети Frame Relay используется два типа виртуальных каналов: постоянные (PVC, Permanent Virtual Circuits) и коммутируемые виртуальные каналы (SVC, Switched Virtual Circuits). На канальном уровне поток данных структурируется на кадры, поле данных в кадре имеет переменную величину, но не более 4096 байт. В поле заголовка кадра имеется информация, которая используется для управления виртуальным соединением в процессе передачи данных. Виртуальному соединению присваивается определенный номер (DLCI). DLCI (Data Link Connection Identifier) - идентификатор соединения канала данных.Каждый кадр канального уровня содержит номер логического соединения, который используется для маршрутизации и коммутации трафика. При этом контроль правильности передачи данных от отправителя получателю осуществляется на более высоком уровне модели OSI. Коммутируемые виртуальные каналы используются для передачи импульсного трафика между двумя устройствами DTE (data terminal equipment). Постоянные виртуальные каналы применяются для постоянного обмена сообщениями между двумя устройствами DTE.

Канальный уровень Frame Relay

Процесс передачи данных через коммутируемые виртуальные каналы осуществляется следующим образом:

•установление вызова - образуется коммутируемый логический канал между двумя DTE;

•передача данных по установленному логическому каналу;

•режим ожидания, когда коммутируемая виртуальная цепь установлена, но обмен данными не происходит;

•завершение вызова - используется для завершения сеанса, осуществляется разрыв конкретного виртуального соединения.

Процесс передачи данных через предварительно установленные постоянные виртуальные каналы осуществляется следующим образом:

•передача данных по установленному логическому каналу;

•режим ожидания, когда коммутируемая виртуальная цепь установлена, но обмен данными не происходит.