Frame Relay Evolução da técnica de comutação de pacotes, dispensando os mecanismos complexos de detecção e correção de erros em função da melhoria da qualidade dos meios de comunicação (ex: fibras ópticas); Altas taxas de transmissão (até 2 Mbps) e mecanismos simples de correção de erros; Deixa a confiabilidade a cargo das camadas superiores; Implementa mecanismos de controle de congestionamento (diferente de controle de fluxo), descartando quadros de baixa prioridade, se necessário; Multiplexa diversos circuitos virtuais em um único circuito físico (DLCIs); Implementado na camada 2 do modelo OSI; Menor latência que o X.25, diminuindo o retardo e permitindo o transporte de voz digitalizada.
Frame Relay (continuação) O termo relay tem a conotação de que os quadros da camada 2 não terminam em um nó de comutação, mas são transmitidos até o seu destino; Os comutadores utilizados nas redes de pacotes podem ser reaproveitados, atualizando-se o seu software; Continua em desenvolvimento - Frame-Relay Fórum; Implementando SLA - Service Level Agreement; Transferência de prioridade pela rede; FRADs - compatíveis com voz; CIR -Commited Information Rate - garantia de taxa mínima de transmissão.
NMS X. 25 DTE Ethernet Roteador/ Bridge Token Ring DLCI 100 Router/ Bridge Interface Frame Relay DLCI 90 DLCI 80 Trace Remote 0 PVC PVC DLCI 50 DLCI 60 DLCI 40 Interface Frame Relay Ethernet DTE Router/ Bridge Frame Relay Network Local Management Interface LMI Frame Relay Generic Service. Transport of User Data Layer 2: Check Frame. Forward frame in sequence. Non duplicate. no error corretion Local Management Interface LMI
Frame-Relay - Topologia Típica de Uma Rede Roteador UNI Rede frame-relay Roteador UNI NNI Rede frame-relay Roteador UNI UNI Roteador
Taxas de Serviço Bc + Be B e Taxa de acesso EIR CIR Descarte de todos os frames Frames com bit DE setado Frames normais T c T(seg)
Frame Relay em Redes SNA F.R. FRAD SNA UCT HOST SNA UCC FRAME RELAY FRAD IBM S/370 UCT IBM 3X74 REDE PACOTES F.R. IBM S/370 UCT IBM S/370 ASSINC. FRAD F.R. FRAME RELAY FRAD Frame Relay Access Device SNA
Redes Corporativas HOST Modem PAD PAD SNA UCC Modem REDE X.25 Modem PACOTES Modem IBM 3X74 X.25 Modem Router
Aplicações de Voz sobre Frame Relay CIDADE B Voice Video Data CIDADE A FRADS E1 REDE FRAME RELAY CIDADE C E1 FRADS Router PABX VAX 6000
Interfuncionamento com Outras Redes CIDADE D VAX 6000 CIDADE B CIDADE A Router CVP F.R. ATM VAX 6000 CIDADE C VAX 6000 VAX 6000
Redes Determinísticas UCT IBM S/370 REDE E1 F.R. UCT HOST SNA UCC F.R. MUX MUX IBM S/370 IBM 3X74 MUX F.R. PROVEDOR INTERNET
Frame Relay O principal objetivo de uma rede Frame Relay é fornecer ao usuário final, uma rede virtual privativa (VPN) capaz de suportar aplicações que demandam altas taxas de transmissão. Como o Frame Relay usa quadros de tamanhos variados, permite interconectar redes de diversos tipos. Entre dois nós da rede, uma linha física pode suportar simultaneamente até 1024 canais (conexões) lógicas.
Frame Relay - Arquitetura de Protocolos São considerados dois planos separados de operação: Plano de Controle (C): usado para estabelecimento e término de conexões lógicas. Plano de Usuário (U): usado para a transferência de dados entre assinantes. Ambiente Usuário C U Ambiente Usuário U C Camadas Superiores Ambiente Rede Camadas Superiores Camada 3 Camada 3 Camada 3 Camada 3 Camada 2 Camada 2 Camada 2 Camada 2 Físico Físico Camada 2 Camada 2 Físico Físico Físico Físico Camada 3 Camada 3 Camada 2 Camada 2 Físico Rede de Físico Sinalização
Frame Relay - Arquitetura de Protocolos Os protocolos do plano-c são empregados entre o usuário e a rede, enquanto que os protocolos do plano-u fornecem funcionalidades fim-a-fim. Para a transferência de informações entre os usuários finais, o protocolo do plano-u baseia-se no LAPF, definido na Rec. Q.922 do ITU-T. Apenas as funções de núcleo da Q.922 no plano-u são usadas no Frame Relay: As funções do núcleo da Q.922 no plano-u constituem uma subcamada da camada de enlace. Esta subcamada provê o serviço de transferência dos quadros da camada de enlace de um usuário ao outro, sem nenhum controle de erro e de fluxo.
Frame Relay Acima da subcamada LAPF, o usuário pode escolher funções adicionais. Entretanto, essas funções só devem ser implementadas na base fim-a-fim e não na base usuário-rede. Os dados do usuário são transmitidos em frames sem ocorrer nenhum processamento nos nós intermediários da rede, que apenas verificam erros e fazem o encaminhamento dos frames baseando-se no número da conexão. Funções do núcleo do LAPF: Delimitação, alinhamento de frames e transparência de Flag. Multiplexação/demultiplexação de frame usando campo de endereço. Controle de congestionamento.
Frame Relay LAPF - Link Access Procedure for Frame-Mode Bearer Services) - Core Protocolo usado no transporte de dados. Formato do quadro é semelhante ao do LAPD ou LAPB, com uma exceção: não possui campo de controle. Existe somente um tipo de quadro - usado para transportar dados. Não é possível fazer sinalização in-band; efetuar controle de fluxo, nem de erro - não possui número de seqüência.
Frame-Relay - Formato do Frame Flag Address Information FCS Flag 1 octeto 2-4 variável 2 1
Frame-Relay - Formato do Frame Cabeçalho do Frame Flag Campo de Endereço Campo de Informação FCS Flag Endereço CR EA Endereço FECN BECN DE EA 6 bits 1 bit 1 bit 4 bits 1 bit 1 bit 1 bit 1 bit 1 byte 2 bytes
Campo de Endereços do Frame (2 octetos - default) 8 7 6 5 4 3 2 1 DLCI (high-order) DLCI (low-order) FECN BECN C/R 0/1 DE EA 0 EA 1 C/R = Comand/Response - especificado pela aplicação EA = Campo de extensão do endereço DE = Discard Elegibility indicator BECN = backward explicit congestion notification FECN = forward explicit congestion notification DLCI = data link connection identifier (0 a 16 reservados p/controle)
Frame-Relay - Multiplexação de Canais Lógicos A Frame Relay control point DLCI = 0 DLCI = 0 DLCI = 20 DLCI = 30 DLCI = 0 B DLCI = 20 DLCI = 30 DLCI = 100 DLCI = 0 DLCI = 30 C D DLCI varia entre 0 e 1023
Topologia Típica de Uma Rede Frame-Relay Um usuário se conecta a uma rede frame-relay através de um roteador; O roteador se comunica com o comutador frame-relay usando o protocolo definido na UNI; Este protocolo é transparente aos dispositivos finais; Se frame-relay fosse implementado segundo o padrão ANSI ou ITU-T, a interface física seria a da RDSI; Na prática, a maioria das implementações utilizam circuitos das hierarquias T1/E1; As operações internas de uma rede frame-relay, assim como as configurações de topologia não são padronizadas, apenas a interface entre a rede e os usuários UNI e a interface entre redes NNI;
Arquitetura de Protocolos Frame-Relay Camada de rede LAPF (Controle) Rede Frame-Relay Camada de rede LAPF (Controle) LAPF (Núcleo) LAPF (Núcleo) LAPF (Núcleo) LAPF (Núcleo) I.430 ou I.431 I.430 ou I.431 I.430 ou I.431 I.430 ou I.431
Congestionamento nas Redes Frame-Relay Toda rede de pacotes é baseada na teoria de filas; Em cada nó existe uma fila de quadros para cada linha de entrada e cada linha de saída; Se a taxa de quadros de entrada excede a taxa de transmissão dos quadros, o tamanho da fila começa a crescer indefinidamente (80% da capacidade da linha faz a fila crescer a taxas alarmantes); A rede utiliza mecanismos de sinalização de congestionamento: BECN (Backward Explicit Congestion Notification): Este bit é usado pela rede congestionada, para notificar ao usuário que os procedimentos para evitar o congestionamento, devem ser iniciados, onde aplicáveis, para o tráfego na direção oposta do quadro que transporta o indicador BECN. FECN (Forward Explicit Congestion Notification): Bit usado pela rede congestionada, para notificar ao usuário que os procedimentos para evitar congestionamento, devem ser iniciados, onde aplicáveis, para o tráfego na direção do quadro que transporta a indicação de FECN. Havendo congestionamento, a rede começa a descartar quadros que possuam o bit DE setado.
CIR - Commited Information Rate Conceito incluído para fornecer um alocação mais justa e econômica da banda de transmissão; Ao contratar uma conexão lógica em uma rede frame-relay, o usuário negocia com a concessionária os seguintes parâmetros: Bc - Commited Burst size: máxima quantidade de dados que a rede se compromete a transmitir durante um intervalo Tc (CIR=BC/Tc). Para facilitar, na prática utiliza-se Tc = 1 seg; Be - Excess burst size: quantidade máxima de dados que um usuário pode enviar além de Bc durante um intervalo Tc. Estes dados são transmitidos com menor probabilidade; Se o tráfego do usuário exceder o valor de CIR, o comutador frame-relay no qual o usuário estiver conectado ativa o bit DE dos frames exedentes. CIR Be Transmissão garantida Transmite se possível com DE setado Descarta o excesso
Rede Frame-Relay - Aplicações O principal objetivo de uma rede frame-relay é fornecer ao usuário final uma rede virtual privada (VPN), capaz de suportar aplicações que demandam altas taxas de transmissão; Como frame-relay usa quadros (frames) de tamanho variável, permite interconectar redes de diversos tipos; Entretanto, quadro de tamanho variável significa atraso variável. Portanto, implementações atuais de frame-relay não funcionam bem em sistemas que são sensíveis a atrasos (voz e vídeo); O Fórum frame-relay possui várias soluções para acomodar tráfegos sensíveis a atrasos.