Сибірська Державна Академія Телекомунікацій та Інформатики
Хабаровський філія
Контрольна робота № 1
з дисципліни
Мережі документального зв'язку
Виконав Копцев Д.А.
Перевірив Ваганов Д.В.
шифр 951с - 073
Хабаровськ 1999
ЗМІСТ
ВВЕДЕНИЕ_____________________________________________________________________
ПУЛЬСУЮЧОЇ ТРАФИК.__________________________________________________
Метод тимчасового уплотнения__________________________________________________
Метод статистичного уплотнения______________________________________________
ОСНОВИ FRAME RELAY.________________________________________________________
Трансляція кадров.____________________________________________________________
FRAME RELAY І ВІРТУАЛЬНІ СОЕДИНЕНИЯ._______________________________
Топологія мережі FRAME RELAY_____________________________________________
ФОРМАТ КАДРУ FRAME RELAY______________________________________________
НАСКРІЗНИМИ КОММУТАЦИЯ__________________________________________________
МЕХАНІЗМ УПРАВЛІННЯ ПОТОКАМИ.______________________________________
Концепція узгодженої швидкості передачі інформаціі_________________________
ІНТЕГРАЦІЯ РЕЧИ__________________________________________________________
ЗАСОБИ ЗАХИСТУ ВІД СБОЕВ______________________________________________
НЕДОЛІКИ ТЕХНОЛОГИИ_________________________________________________
КЛЮЧОВІ ДОКУМЕНТИ СТАНДАРТУ FRAME RELAY_________________________
ПОЛОЖЕННЯ МЕРЕЖ FRAME RELAY НА РИНКЕ________________________________
ЧОМУ FRAME RELAY ?____________________________________________________
СПОСОБИ ПОБУДОВИ МЕРЕЖІ FRAME RELAY________________________________
Приватна мережа на базі виділених линий._________________________________________
Віртуальна приватна сеть._____________________________________________________
Угода з зовнішньою організацією про створення та управлінні сетью.________________
ОСНОВНІ ТЕНДЕНЦІЇ РЫНКА____________________________________________
ОБЛАДНАННЯ І КАНАЛИ ДЛЯ МЕРЕЖ FRAME RELAY________________________
ОСНОВНІ КРИТЕРІЇ ВИБОРУ ОБОРУДОВАНИЯ___________________________
КАНАЛИ ДЛЯ FR____________________________________________________________
Цифрові виділені канали связи.___________________________________________
Виділені канали тональної частоти (ТЧ )._____________________________________
ЗАКЛЮЧЕНИЕ_________________________________________________________________
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ_______________________________________________________
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ________________________________________________________
АЛФАВІТНИЙ ПОКАЖЧИК СКОРОЧЕНЬ І ОПРЕДЕЛЕНІЙ__________________
ВСТУП ПУЛЬСУЮЧОЇ ТРАФІК.Перші методи одночасної передачі різних видів трафіку за одними фізичних каналах зв'язку з'явилися досить давно. Однак, проблема вибору самої ефективної технології залишається до цього дня.
Найбільшого поширення набули методи тимчасового і статистичного ущільнення. Всі великі і великі обсяги клієнт-серверного трафіку передаються по глобальних мережах. Трафік, породжуваний клієнт-серверними додатками, написаними для локально-мережевих середовищ, має, як правило, надзвичайно нерівномірний характер: значна пропускна здатність потрібно протягом коротких періодів часу.
Передача такого трафіку по виділених лініях (TDM-комутація) або по мережі з тимчасовим поділом каналів (X.25-комутація) не ефективна, оскільки більшу частину часу доступна ємність витрачається даремно: тимчасові слоти резервуються незалежно від того, передається інформація чи ні.
У той же час, зростання комп'ютерних програм, які потребують високої швидкості, розповсюдження інтелектуальних ПК і робочих станцій, доступність високошвидкісних ліній передачі з низьким коефіцієнтом помилок - все це послужило причиною створення нової форми комутації в територіальних мережах.
Основними вимогами до такої технології є:
Ä висока швидкість:
Ä низькі затримки;
Ä поділ портів і
Ä поділ смуги пропускання на основі віртуальних каналів.
TDM-комутація каналів має першими двома характеристиками. X.25-комутація пакетів - останніми двома.
Трансляція кадрів, розроблена, як нова форма комутації пакетів, як стверджується, володіє всіма чотирма характеристиками. Ця нова технологія носить назву FRAME RELAY (FR).
Розглянемо ці методи детальніше:
МЕТОД ТИМЧАСОВОГО УЩІЛЬНЕННЯ
При використанні методу тимчасового ущільнення (Time Divsion Multiplexing - TDM) різним каналам передачі даних надаються різні інтервали часу ущільненого каналу. Мультиплексори змішують потік даних і оцифрований голос з одного боку каналу зв'язку, і розділяють їх з протилежного (див. рис.1). При цьому комутацію телефонних з'єднань виробляють звичайні АТС, причому в цьому випадку застосовуються щодо високошвидкісні методи оцифровування аналогового телефонного сигналу, а потоки даних обробляються також традиційними засобами - комутаторами Х.25 і маршрутизаторами IP / IPX. Основний недолік цього методу полягає в циклічності розподілу інтервалів часу між каналами, тобто незалежності виділяється кожному каналу інтервалу часу від наявності або відсутності необхідності передавати інформацію. У результаті, при нерівномірному трафіку ефективність використання ресурсу каналу виявляється невисокою.
Малюнок 1 Механізм тимчасового ущільнення.
МЕТОД СТАТИСТИЧНОГО УЩІЛЬНЕННЯПри статистичному ущільненні фіксовані проміжки часу в ущільнюються каналі не надаються окремо кожному каналу передачі даних. У цьому випадку інформація кожного каналу передачі даних розбивається на окремі блоки. До блоку додається заголовок (header), що містить ідентифікатор відповідного каналу, і хвіст (trailer), що утворює одиницю передачі інформації (Protocol Data Unit) - кадр. Кадрами можуть передаватися всі види трафіку.
Можна виділити ряд переваг, характерних для статистичного ущільнення:
• динамічний розподіл пропускної здатності ущільненого каналу зв'язку в залежності від активності в каналах передачі даних;
• можливість надання пропускної спроможності на вимогу;
• можливість установки пріоритетів для різних видів трафіку.
На статистичному ущільненні каналів заснований метод пакетної комутації. Поняття пакету для мережевого рівня багато в чому аналогічно поняттю кадру на канальному рівні. Мережа пакетної комутації складається з вузлів і статистично ущільнених каналів, що з'єднують вузли. В одному каналі зв'язку може бути прокладено кілька з'єднань. Вузли управляють потоками даних та здійснюють комутацію логічних з'єднань між абонентами мережі.
Мережі на базі технології пакетної комутації стали реальною альтернативою мереж з комутацією з'єднань (наприклад, телефонні мережі). Прикладом реалізації технології пакетної комутації є мережі Х.25.
Мережі X.25 призначені для передачі даних. Основне завдання цих мереж - забезпечити гарантовану доставку даних по ненадійних каналах зв'язку та підвищити ефективність їх використання. Протокол X.25 відрізняється розвиненими засобами захисту від помилок на канальному і мережевому рівнях. На жаль він не підходить для трафіку чутливих до затримки додатків (таких як голос), і не може служити основним транспортним протоколом територіальної мережі з інтеграцією послуг.
Малюнок 2. Схема проекту із застосуванням методу статистичного ущільнення |
Технологія Frame Relay, також використовує метод пакетної комутації, володіє всіма перевагами статистичного ущільнення. Однак, у цьому протоколі не реалізована корекція помилок, яка передбачає повторну передачу перекручених пакетів.
Процедура корекції помилок підвищує достовірність передачі даних, але значно збільшує затримку в мережі. При передачі голосу і іншого чутливого до затримки трафіку, доставка пакету з затримкою, що перевищує певне значення, втрачає сенс. У цьому випадку процедура корекції помилок не повинна бути використана. Відсутність корекції помилок у протоколі Frame Relay виявляється вирішальним, тому що дозволяє мінімізувати затримку доставки пакетів.
У разі чутливого до помилок трафіку, (такого як передача файлів, функція корекції покладається на більш інтелектуальне кінцеве обладнання.
Останнім часом стрімкого розвитку технології Frame Relay сприяли кілька основних факторів, і поліпшення якості каналів зв'язку - один з них. Природно, що ця технологія пред'являє певні вимоги до якості використовуваних каналів зв'язку.
ОСНОВИ FRAME RELAY. ТРАНСЛЯЦІЯ КАДРІВ.Методологія «трансляція кадрів» властива комутаційної технології, визначальною інтерфейс комутації кадрів (FRAME RELAY INTERFACE - FRI) з метою поліпшення обробки (скорочення часу відповіді) і зменшення вартості передачі з локальної мережі в територіальну і високошвидкісних з'єднань між ЛОМ. Технологія FR вимагає:
n кінцевих пристроїв, оснащених інтелектуальними протоколами вищих рівнів;
n віртуальних, вільних від помилок каналів зв'язку;
n прикладних засобів, здатних здійснювати різні передачі.
Дана технологія не тільки дуже підходить для управління пульсуючими трафіку між ЛОМ і між ЛОМ і територіальної мережею, але і адаптується для передачі такого чутливого до передачі трафіку, як голос.
FRAME RELAY І ВІРТУАЛЬНІ СПОЛУКИ.Протокол FR використовує структуру кадрів змінної довжини і працює тільки на маршрутах, орієнтованих на встановлення з'єднання.
Віртуальне з'єднання - постійне або комутоване (PVC або SVC) - необхідно встановити перш, ніж два вузли почнуть обмінюватися інформацією.
PVC (permanent virtual circuits) - це постійне з'єднання між двома вузлами, яке встановлюється вручну в процесі конфігурування мережі. Користувач повідомляє провайдеру FR-послуг або системного адміністратора, які вузли повинні бути з'єднані, і він встановлює PVC між цими кінцевими станціями.
PVC включає в себе кінцеві станції, середу передачі і всі комутатори, розташовані між кінцевими станціями. Після установки PVC для нього резервується певна частина смуги пропускання, і двом кінцевим станціям не потрібно встановлювати або скидати з'єднання.
Завдяки методу статистичного мультиплексування, декілька PVC можуть розділяти смуги одного каналу передачі.
SVC (switched virtual circuits) встановлюється в міру необхідності - щоразу, коли один вузол намагається передати дані іншого вузла.
SVC встановлюється динамічно, а не вручну. Для нього стандарти передачі сигналів визначають, як вузол повинен встановлювати, підтримувати і скидати з'єднання.
PVC мають дві переваги над SVC. Мережа, в якій використовуються SVC, повинна витрачати час на встановлення з'єднань, а PVC встановлюються попередньо, тому можуть забезпечити більш високу продуктивність. Крім того, PVC забезпечують кращий контроль над мережею, так як провайдер або мережевий адміністратор може вибирати шлях по якому будуть передаватися кадри.
Однак і SVC мають ряд переваг над PVC. Оскільки SVC встановлюються і скидаються легше, ніж PVC, то мережі, які використовують SVC, можуть імітувати мережі без встановлення з'єднань. Ця можливість виявляється корисною в тому випадку, якщо користувач використовує програму, що не може працювати в мережі з встановленням сполук. Крім того, SVC використовують смугу пропускання, тільки тоді, коли це необхідно, а PVC повинні постійно її резервувати на той випадок, якщо вона знадобиться. SVC також вимагають меншої адміністративної роботи, оскільки встановлюються автоматично, а не вручну. І нарешті, SVC забезпечують відмовостійкість: коли виходить з ладу комутатор, що знаходиться на шляху сполучення, інші комутатори вибирають альтернативний шлях.
Призначення цих сполук полягає в розширенні області застосування FR на інші типи додатків, такі як голос, відео і захищені програми Internet, крім інших. Проте в даний час SVC не набули широкого поширення, через складність в реалізації. Як наслідок, PVC є найбільш поширеним режимом зв'язку в мережі FR.
Топологія мережі FRAME RELAYЗ'єднання FR функціонують на канальному рівні - другий рівень моделі OSI (див. рис. 3), використовуючи загальну (public), приватну (private) або гібридну (hybrid) середовище передачі.
Малюнок 3. Приклад «Frame Relay»-архітектури
Мережа FR складається з перемикачів (switches) FR, об'єднаних цифровий середовищем передачі. Кінцеве обладнання, наприклад, маршрутизатори, зв'язуються через FR мережу в одному або декількох напрямках. У стандартну термінологію, перемикачі FR належать до класу пристроїв DCE (Data Communications Equipment), а кінцеве обладнання користувача - до класу DTE (Data Terminal Equipment).
DTE об'єднуються за специфікаціями протоколу FR UNI (FR User-to-Network Interface). Перемикач FR, що представляє UNI, читає адреси приходять кадрів і маршрутизує у відповідному напрямку.
Фізично мережі FR утворюють пористу структуру комутаторів. Загальна топологія мережі наведена на малюнку 4.
Протокол FR може інтегруватися c багатьма протоколами, такими як ATM, X.25, IP, SNA, IPX і.т.д. .
Малюнок 4. Топологія мережі Frame Relay
Приклади подібних архітектур будуть приведені пізніше. Наприклад, на рис. 1 можна спостерігати інтеграцію протоколів FR і ATM (у силу своєї ефективності, найбільш поширений випадок). У даному випадку мережа ATM надає віртуальний вільний від помилок канал зв'язку.
FR дозволяє передавати кадри розміром до 4096 байт, а цього досить для пакетів Ethernet і Token Ring, максимальна довжина яких становить 1500 і 4096 байт відповідно. Завдяки цьому FR не передбачає накладні витрати на сегментацію і складання.
ФОРМАТ КАДРУ FRAME RELAYДля транспортування по мережі FR, дані сегментуються в кадри. Формат кадру FR наведено на рис. 5. Один або кілька однобайтових прапорів служать для розділення кадрів.
Кадр має різну довжину, а заголовок комутованого кадру містить 10-бітовий номер, ідентифікатор з'єднання каналу даних (Data Link Connection Identifier - DLCI).
Малюнок 5. Формат кадру Frame Relay
Наведемо призначення полів заголовка кадру FR:
n DLCI - ідентифікатор з'єднання;
n C / R - поле прикладного призначення, не використовується протоколом FR і передається по мережі прозоро;
n EA - визначає 2-х, 3-х або 4-х байтове поле адреси;
n FECN - інформує вузол призначення про затор;
n BECN - інформує сайт-джерело про затор;
n DE - ідентифікує кадри, які можуть бути скинуті в випадку затору.
Роль ідентифікатора з'єднання DLCI:
Кожне з'єднання PVC має 10-бітовий ідентифікатор, що включається в заголовок кадру FR, званий DLCI. Це число присвоюється порту вузла FR. При установці PVC, з'єднанню призначається один унікальний номер DLCI для порту-джерела і інший для порту призначення (віддаленого порту). DLCI присвоюються тільки кінцевим точкам PVC - мережа FR автоматично призначає DLCI внутрішніх вузлів передачі.
Таким чином сфера дії DLCI обмежується лише локальним ділянкою мережі, що дозволяє мережі підтримувати велике число віртуальних каналів. Завдяки цьому різні маршрутизатори в мережі можуть повторно використовувати той же самий DLCI; це дозволяє мережі використовувати більшу кількість віртуальних каналів. Таблиці перехресних з'єднань (Cross-Сonnect Tables), розповсюджувані між усіма комутаторами FR в мережі, встановлюють відповідність між вхідними та вихідними DLCI.
Використовуючи DLCI, DCE направляє дані від DTE через мережу в наступній послідовності:
n FR DTE інкапсулює пакет, що прийшов чи кадр в FR-кадр. DTE задає коректний DLCI-адресу, який береться з спеціальної таблиці рандеву (look-up table), в якій визначена відповідність між локальною адресою пакету і відповідним номером DLCI.
n DCE перевіряє цілісність кадру, використовуючи контрольну послідовність FCS і в разі виявлення помилки скидає кадр.
n DCE шукає номер DLCI в таблиці перехресних з'єднань (Cross-Connect Table) і, у разі якщо для зазначеного DLCI не визначена зв'язок кадр скидається.
n DCE відправляє кадр до вузла призначення, через виштовхування кадру в порт, специфікований в таблиці перехресних посилань.
Ці кроки представляють інтерес і будуть розглянуті докладніше у відповідних розділах.
Наскрізну комутаціюУ порівнянні зі своїм попередником, X.25, FR має значні переваги в продуктивності. Під час розробки X.25 з'єднання в глобальних мережах створювалися здебільшого на основі менш надійною аналогової технології. Тому, щоб пакети прибували до одержувача без помилок і по порядку, X.25 вимагає від кожного проміжного вузла між відправником та одержувачем підтвердження цілісності пакету і виправлення будь-якої виявленої помилки. Зв'язок з проміжним зберіганням уповільнює передачу пакетів, так як кожен вузол перевіряє FCS кожного вступника пакету і лише потім передає його далі. Таким чином, у мережі з каналами низької якості виникають нерегламентовані непостійні за величиною затримки переданих даних. Тому неможливо передавати по мережах X.25 чутливий до затримок трафік (наприклад оцифровану мова) із задовільною якістю.
З появою високонадійних цифрових каналів така перевірка стала зайвою. Тому в FR, використання якого має на увазі наявність цифрового інфраструктури, не включені функції пошуку і корекції помилок. Комутатори FR використовують технологію наскрізний комутації, при якій кожен пакет направляється на наступний транзитний вузол відразу ж після прочитання адресної інформації, що виключає нерівномірні затримки. Якщо ж трапляється якась помилка, комутатори FR відбраковують кадри. Функція виправлення помилок покладається на межконцевой протокол більш високого рівня (наприклад TCP або SPX). При такому підході накладні витрати по обробці в розрахунку на кадр знижуються, що значно підвищує пропускну здатність і робить її регламентованої.
МЕХАНІЗМ УПРАВЛІННЯ ПОТОКАМИ.Технологія FR має спеціальний механізм управління потоками, що дозволяє забезпечувати більш гнучкий мультиплексування різнорідного трафіку.
Управління потоком - це процедура регулювання швидкості, з якою маршрутизатор подає пакети на комутатор. Якщо приймає комутатор не в змозі прийняти ще будь-які пакети (наприклад, з-за перевантаження), то за допомогою даного протоколу можна вимагати призупинити відправку пакетів з маршрутизатора і, після розвантаження, продовжити її. Цей процес гарантує, що приймає комутатора не треба відбраковувати кадри. FR не підтримує цей протокол в повній мірі; якщо у комутатора FR не досить буферного простору для прийому вступників кадрів, то він відбраковує кадри з встановленим прапором DE - дозвіл на відбракування (див. рис. 5). Однак, маршрутизатор може ініціалізувати процедуру відновлення даних, що може призвести до ще більшого затору.
Малюнок 6. FECN і BECN.
Вирішення цієї проблеми покладається частково на протоколи верхлежащего рівня, наприклад, - TCP / IP, який підтримує деяку ступінь механізму управління потоками, а також на використання бітів FECN, BECN - прапорів явного повідомлення про перевантаження в прямому і зворотному напрямках (див. рис. 4 ), причому останні є особливостями FR.
Інформаційні біти FECN і BECN виставляються в момент попадання кадру в затор трафіку. Маршрутизатори з інтерфейсом FR можуть розшифрувати значення цих бітів і активізувати управління потоком на базі протоколу верхлежащего рівня, наприклад, - TCP / IP.
Треба відзначити, що представлений механізм не вписався б у концепцію регламентування пропускної здатності мережі, підтримувану FR, без введення угоди про узгоджену швидкості передачі інформації (Committed Information Rate, CIR).
Концепція узгодженої швидкості передачі інформаціїCIR - мінімальна пропускна здатність, гарантована кожному PVC або SVC. Ця швидкість (вимірюється в бітах в секунду) вибирається клієнтом мережі FR відповідно до обсягу даних, які він збирається передавати по мережі, і гарантується вона оператором мережі FR або адміністратором. На поточний момент швидкість варіюється від 16 Кбіт / с до 44,8 Мбіт / с. Якщо пакетні посилки не перевершують швидкість порту підключення клієнта і пропускна здатність мережі FR в даний момент має вільні ресурси, то клієнт може перевищити узгоджене значення CIR. Швидкість, з якою клієнт посилає дані за наявності достатньої пропускної здатності, називається оverscription rate.
У разі перевантаженість мережі, комутатори відкидають надлишкові (що виходять за межі CIR) кадри. Поле дозволу на відбракування (DE) в кадрі FR дозволяє регулювати цей процес. Для кожного кадру, що пересилається по мережі, комутатор FR встановлює біт DE, якщо даний кадр перевищує специфікацію CIR клієнта. У випадку затору кадри, зі встановленим прапором DE можуть бути відбраковані.
Реально, у мережах FR, поряд з CIR використовується усереднена за певний проміжок часу Tc (скажімо, за одну секунду) швидкість, яку мережу «зобов'язується» підтримувати по з'єднанню PVC або SVC.
Усереднення за часом відіграє тут важливу роль. Припустимо, що через лінію доступу з пропускною спроможністю 64 Кбіт / с користувач визначає одне віртуальне з'єднання з CIR, рівної 32 Кбіт / с. Це означає, що прийнявши, наприклад, в перші півсекунди 32 Кбіт, комутатор право відкинути всі інші біти, що прийшли за інші півсекунди. Тому вводиться поняття узгодженого імпульсного обсягу переданої інформації (Committed Burst Size - Bc) - максимального обсягу даних, який мережа «зобов'язується» передавати за час Tc. Цей час обчислюють наступним чином: Tc = Bc / CIR, а за своєю суттю воно пропорційно нерівномірності трафіку.
Якщо кадри не вкладаються в рамки, що задаються параметрами CIR і Bc, то вони передаються з встановленим бітом DE. При цьому часто використовують ще один параметр - надлишковий імпульсний обсяг переданої інформації (Excess Burst Size - Be). Він визначає максимальний обсяг даних понад Вс (надлишкові дані), який комутатор спробує передати протягом часу Тс (див. рис 6). Імовірність доставки даних Ве, що передаються з встановленим прапором DE, мабуть, нижче ймовірності доставки даних НД Всі дані, що перевищують обсяг Ве, комутатор відбраковує. Як видно з рисунка 7, пропускна здатність лінії доступу ділиться на три зони:
n узгоджені дані, з гарантованою передачею;
n надлишкові дані (з встановленим бітом DE), які передаються в залежності від доступних мережі ресурсів;
n всі дані понад надлишкових, які комутатор автоматично відкидає.
Малюнок 7. Розподіл пропускної здатності лінії доступу при організації через неї віртуального з'єднання з певними CIR і максимальною швидкістю надлишкових даних
Реалізація цих правил може істотно різнитися як в обладнанні FR різних виробників, так і в мережах компаній - постачальників послуг FR. Широко використовується випадок надання користувачу вибору тільки одного параметра з'єднання - швидкості CIR. При цьому межа надлишкових даних пересувається «нагору» і прирівнюється швидкості порту доступу. Таким чином усувається «мертва зона», при попаданні в яку дані автоматично скидаються.
Змінити CIR не складно - досить звернутися до оператора або адміністратора мережі, який у свою чергу програмним чином переконфігурірует систему. Ніякого додаткового обладнання не потрібно (при достатньому значенні швидкості порту встановленого у користувача обладнання).
Отже, підіб'ємо підсумок. Концепція узгодженої швидкості передачі - це механізм узгодження зі стандартом FR (пропонує регламентовану пропускну здатність), призначений для вирішення заторів у мережі, за допомогою визначення класу сервісу для FR DTE і контролю доступу обладнання користувача до пропускної здатності мережі. Для цього, при конфігуруванні з'єднання PVC визначаються наступні параметри CIR:
n Bc (Committed Burst Size) - обсяг даних, який передається гарантовано за час Tc;
n Be (Excess Burst Size) - обсяг даних над Bc, рухаючись в разі достатності ресурсів смуги пропускання;
n DE (Discard Eligibility) - прапор дозволу на відбраковування;
n Tc (sampling interval) часовий інтервал для вимірювання Bc і Be, рівний Bc / CIR.
Наведемо приклад конфігурації PVC:
CIR = 128000 bits per second
Bc = 128000 bits
Be = 64000 bits
Tc = 1 second
У наведеному прикладі, DTE може передавати дані з середньою швидкістю 128 kbps, яка може зростати до 192 kbps (Bc + Be). Кадри передаються над 128 kbps позначаються прапором DE. Кадри над 192 kbps будуть скинуті при вході в мережу FR.
ІНТЕГРАЦІЯ МОВИЯк вже було зазначено, технологія FR дозволяє використовувати для передачі чутливого до затримок трафіку (мова і т. п.) механізм резервування смуги каналу, близький до того, який застосовується при тимчасовому поділі каналів (детально - див попередні пункти), а для звичайних даних - статистичне пріоритетне мультиплексування. Все це в сукупності з деякими іншими механізмами (описаними в попередніх пунктах) дозволяє забезпечити постійний темп передачі мовних пакетів.
Сучасне обладнання FR, крім компресії мови (в 10-15 разів), зазвичай реалізує ряд спеціальних алгоритмів її обробки, які дозволяють в ще більшою мірою використовувати особливості трансляції кадрів.
Одним з механізмів є придушення пауз. Як правило, телефонні співрозмовники говорять по черзі. При розмові по звичайному телефону з 'мовчить' боку передається спеціальний шумовий сигнал. Крім того, існують паузи між словами і реченнями. По статистиці під час телефонних переговорів більше 60% смуги пропускання каналу використовується на передачу тиші. При автоматичному визначенні відсутності корисного сигналу всю смугу каналу можна використовувати для передачі даних. На приймальному боці в цей час генерується 'рожевий' шум, для того щоб у користувача не створювалося враження 'мертвої' лінії.
Ще одним цікавим механізмом є 'мінлива швидкість оцифрування'. Визначається найменша (базова) швидкість оцифрування, яке забезпечує мінімально прийнятну якість передачі мови, і формується потік 'базових "кадрів, а при наявності вільної смуги каналу -' додаткові 'пакунки, що поліпшують якість мови. Такий алгоритм обробки телефонного трафіку легко реалізується (докладно розглянутими вище) засобами FR (використання прапора DE в кадрах, передають 'додаткову' інформацію, що дає можливість мережі скинути ці кадри у разі перевантаження).
Приклад архітектури мережі FR з інтеграцією мовлення та даних наведено на малюнку 6. Телефонний трафік передається безпосередньо через рівні FR, що забезпечують йому пріоритетну передачу без затримок, але не гарантують 100%-ної доставки до вузла призначення (спотворені кадри скидаються).
Малюнок 8. Приклад мережі Frame Relay з інтеграцією мовлення
Для передачі даних, крім механізмів FR магістральної мережі, на абонентській стороні задіяні додаткові протоколи, в даному випадку X.25. Вони забезпечують за рахунок повторної передачі пакетів, в яких виявлено помилки, гарантоване доведення даних на рівні абонент-абонент, тобто здійснюють функції протоколу транспортного рівня семиуровневой моделі взаємодії відкритих систем OSI (цей механізм розглянуто у пункті 'Механізм управління потоками').
ЗАСОБИ ЗАХИСТУ ВІД БЕЗПЕРЕБІЙНОЮЗдійснення з'єднання з глобальної мережі пов'язано з деякою невизначеністю, тому що ви не володієте цією мережею і, таким чином, не маєте контролю над трактами. У подібних ситуаціях з'єднання по глобальній мережі, повинні бути надзвичайно відмовостійкості. FR відповідає цій вимозі завдяки забезпеченню динамічної ремаршрутізаціі у разі відмови PVC.
Фізично мережі FR утворюють пористу структуру комутаторів (див. рис. 3 та рис. 4). Одна з переваг такої комірчастої конфігурації полягає в тому, що вона забезпечує певну ступінь відмовостійкості. Якщо через вихід з ладу будь-якого вузла PVC стає недоступним, то сусідній комутатор перенаправить з'єднання по альтернативному інформаційному каналу. У результаті характеристики передачі лише дещо погіршаться. Крім того, завдяки такій комірчастої конфігурації комутатори можуть направляти кадри в обхід інших комутаторів, якщо ті відчувають значну перевантаження.
Для захисту від збоїв на рівні вузла оператори та адміністратори FR пропонують дві опції: запасні і резервні PVC. У разі запасного з'єднання (standby PVC) PVC встановлюється і активізується в запасному вузлі; цей канал має істотно меншу швидкість CIR, чому основна PVC. Якщо раптом вузол постраждає від землетрусу чи пожежі, то запасне PVC буде активізовано практично негайно.
У випадку резервного з'єднання (backup PVC) PVC встановлюється на запасному майданчику, але не активізується. Якщо функціонування основного вузла неможливо, PVC буде активізовано. Запасне PVC підходить для найважливіших додатків завдяки тому, що його ємність може бути тимчасово збільшена для надання більш високої пропускної здатності; адміністратору мережі досить тільки програмного втручання в конфігурацію мережі і буде надана додаткова пропускна здатність до тих пір, поки основний канал не буде відновлений.
Описаний підхід FR до захисту від збоїв більш гнучкий і менше коштує дорого, ніж у TDM. У разі TDM ви повинні будете мати кілька запасних виділених ліній. Така конфігурація і дорога і складна. Після аварій адміністратору доведеться переконфігурувати все обладнання, в тому числі маршрутизатори і CSU / DSU.
НЕДОЛІКИ ТЕХНОЛОГІЇОсновний недолік технології FR випливає з того, що FR є протоколом канального (другого в моделі OSI) рівня. FR 'не розрізняє' протокол вищого рівня. З цього випливає безліч проблем. Наприклад, навіть якщо в мережі використовується один протокол мережевого рівня, скажімо IP, FR не 'відрізнить' трафік життєво важливого для роботи підприємства програми, клієнт-сервер від досить другорядного трафіку, що йде з сервера Web. Один із способів відокремити ці трафіки один від одного - використовувати для кожного з них своє віртуальне з'єднання, що, втім зажадає додаткових витрат на друге віртуальне з'єднання.
Серед інших проблем можна назвати операції IP-мультікастінга, відсутність широкомовного множинного доступу (Non-Broadcast Multiple Access - NBMA) і ін
ПОЛОЖЕННЯ МЕРЕЖ FRAME RELAY НА РИНКУ ЧОМУ FRAME RELAY?У авторів всіх статей, опублікованих за тематикою FR, факт того, що FR любимо кінцевими користувачами і, що традиційним операторам мереж і альтернативних постачальників послуг вигідно розгортати мережі FR, не викликає сумнівів. У США перехід користувачів від орендованих ліній до FR пов'язаний з тим, що це дозволяє їм знизити загальні мережеві витрати на 25-50%. Нагадаємо, що FR-найбільш ефективна технологія (дешева і проста в управлінні) для передачі дуже нерівномірного трафіку ЛВС та організації міжмережевого обміну. Додатковою перевагою є те, що приватні і загальнодоступні мережі FR дозволяють безкоштовно передавати мовної трафік. З точки зору операторів мереж зв'язку, орендовані лінії, незважаючи на свою високу прибутковість, насправді не ефективні. Дозволяючи обслужити велику кількість користувачів за допомогою однієї лінії зв'язку, технологія FR дає можливість операторам повною мірою використовувати місткість своїх мереж. Розділення смуги пропускання між безліччю віртуальних з'єднань FR знижує вартість доступу до мережі і зменшує необхідну середню смугу пропускання. Більшість додатків завантажують мережа дуже нерівномірно, тому поділюване використання високошвидкісного каналу має значні переваги (за продуктивністю) перед застосуванням низької виділеного каналу.
Для альтернативних постачальників послуг зв'язку технологія FR має ще більше переваг. З її допомогою вони можуть запропонувати послуги передачі даних, які практично були відсутні у багатьох країнах. У міру завершення Форумом FR розробки стандартів, що стосуються сигналізації, стиснення і маршрутизації мовного трафіку, альтернативні постачальники послуг можуть залучити до себе частина мовного трафіку традиційних операторів зв'язку.
СПОСОБИ ПОБУДОВИ МЕРЕЖІ FRAME RELAYПослуги FR пропонують все більше і більше телекомунікаційних компаній у всьому світі. Як правило, вони витягують максимальну користь з цієї технології шляхом інтегрованої передачі по мережі FR даних, трафіку ЛВС, мови і факсів. При побудові корпоративної мережі на базі технології FR, як правило, розглядаються три основні варіанти її організації.
Приватна мережа на базі виділених ліній.Компанія орендує лінії зв'язку і набуває необхідне обладнання (комутатори, маршрутизатори або мультиплексори). Побудована на їх базі мережа є власністю фірми і знаходиться під її повним контролем.
Віртуальна приватна мережа.Фірма купує послуги мереж FR у телекомунікаційних компаній. При цьому вона або набуває абонентське обладнання FR разом з послугами або незалежно від них, або орендує це устаткування в телекомунікаційного оператора. Таким чином, фірма створює приватну корпоративну мережу з використанням послуг мереж FR загального користування і здійснює повний контроль над мережею і адміністративне управління нею.
Угода з зовнішньою організацією про створення та управлінні мережею.Існуюча корпоративна мережа передається телекомунікаційної компанії, яка здійснює адміністративне управління цією мережею в інтересах фірми-клієнта, а крім того, надає послуги зв'язку, обладнання та реалізує підтримку мережі. Існує яскраво виражена ринкова тенденція до таких угод; на даній основі у світі функціонує 30% корпоративних мереж. Ця тенденція зумовлена як нездатністю або небажанням багатьох компаній самостійно справлятися з дорогої і складної експлуатацією корпоративних мереж, так і глобальної експансією телекомунікаційних операторів, які постійно розширюють спектр послуг, що надаються.
РЕАЛІЗАЦІЯ МЕРЕЖІFrame Relay може бути використана в якості інтерфейсу до послуг або загальнодоступної мережі зі своєю несучою, або мережі з обладнанням, що знаходяться в приватному володінні. Звичайним способом реалізації приватної мережі є доповнення традиційних мультиплексорів Т1 інтерфейсами Frame Relay для інформаційних пристроїв, а також інтерфейсами (які є спеціалізованими інтерфейсами Frame Relay) для інших прикладних завдань, таких як передача голосу та проведення відео-телеконференцій. На Рис. 14-5 "Гібридна мережа Frame Relay" представлена така конфігурація мережі.
Обслуговування загальнодоступною мережею Frame Relay розгортається шляхом розміщення комутуючого обладнання Frame Relay в центральних офісах (CO) телекомунікаційної лінії. У цьому випадку користувачі можуть реалізувати економічні вигоди від тарифів нарахувань за користування послугами, чутливих до трафіку, і звільнені від роботи по адмініструванню, підтримці та обслуговування обладнання мережі.
Для будь-якого типу мережі лінії, що підключають пристрої користувача до обладнання мережі, можуть працювати на швидкості, вибраній з широкого діапазону швидкостей передачі інформації. Типовими є швидкості в діапазоні від 56 Kb / с до 2 Mb / сек, хоча технологія Frame Relay може забезпечувати також і більш низькі і більш високі швидкості. Очікується, що незабаром будуть доступні реалізації, здатні оперувати каналами зв'язку з пропускною спроможністю понад 45 Mb / сек (DS3).
Як в загальнодоступній, так і в приватній мережі факт забезпечення пристроїв користувача інтерфейсами Frame Relay не є обов'язковою умовою того, що між мережевими пристроями використовується протокол Frame Relay. В даний час не існує стандартів на обладнання межз'єднань всередині мережі Frame Relay. Таким чином, можуть бути використані традиційні технології комутації ланцюгів, комутації пакетів, або гібридні методи, що комбінують ці технології.
ОСНОВНІ ТЕНДЕНЦІЇ РИНКУНезалежно від способу створення мережі FR, компанії необхідно мати уявлення про наявний на ринку операторському і абонентському обладнанні FR. Багато постачальники пропонують пристрої доступу до мереж FR (Frame Relay Access Device - FRAD) з інтеграцією мови й даних. При виборі FRAD необхідно враховувати розмір мережі і перспективи її розширення. Обладнання повинно мати гнучкі характеристики, які дозволяють пристосувати його до тих тенденцій у галузі технологій та організації мереж, які будуть головними через 2 -3 року.
Нижче наведені основні тенденції ринку устаткування послуг FR.
n Зростання вимог до пропускної здатності каналів FR, що забезпечують високошвидкісну передачу інформації за допомогою недорогих засобів доступу до ресурсів T1/E1. Передбачалося, що мережі FR будуть підтримувати швидкості передачі до 2 Мбіт / с, а послуги широкосмугових каналів - надаватиметься у мережах ATM. Однак оператори починають розширювати спектр своїх послуг FR, пропонуючи все більші швидкості передачі. Так MCI вже забезпечує в об'єднаному каналі FR швидкості передачі 12,88 Мбіт / с. Таким чином FRAD повинні працювати на високих швидкостях.
n Об'єднання доступу в Internet і в віртуальні приватні мережі. Оператори пропонують економічний доступ в Internet через мережі FR, що дозволяє за рахунок відмови від послуг від послуг постачальника доступу в Internet збільшити гарантовану швидкість передачі інформації (CIR). У цьому випадку можна використовувати одне і те ж обладнання для доступу в мережі FR і в Internet (першою ластівкою є AT & T). У філіях рекомендується встановлювати інтелектуальні FRAD з інтеграцією мовлення та даних, здатні одночасно виконувати функції IP-маршрутизатора, аутентифікації користувача і брандмауера, а так само використовувати один IP-адресу для всіх пристроїв ЛВС.
n Підраховано, що 60% критичного трафіку в США становлять дані SNA. Компанії переводять багато хто з цих мереж на технологію FR. Завдяки заміні дорогих виділених ліній SDLC досягається зниження витрат на 30-40%. Дані SNA передаються по глобальних мережах FR поряд з трафіком ЛВС, тому обладнання FR повинно забезпечувати об'єднання трафіку SNA і ЛВС в каналах FR.
n Совместімомость з АТМ. Оператори пропонують послуги FR в якості проміжного рішення для користувачів, які потребують високої пропускної здатності. Крім того, вже зараз в корпоративних мережах технологія АТМ використовується на великих об'єктах, а в невеликих філіях продовжує застосовуватися технологія FR. Було б добре, якби абонентське обладнання FR могло забезпечувати перехід до АТМ за допомогою зовнішнього рішення (пристрій об'єднання АТМ / FR).
n Зростання кількості интрасетей. 75% интрасетей використовують в якості транспортного протоколу FR. Бажано мати обладнання FR, яке підтримує передачу мови як за протоколом FR (VoFR), так і по IP (VoIP).
ОБЛАДНАННЯ І КАНАЛИ ДЛЯ МЕРЕЖ FRAME RELAY ОСНОВНІ КРИТЕРІЇ ВИБОРУ ОБЛАДНАННЯУ цьому пункті наведено основні критерії вибору обладнання доступу в мережі FR, яке зможе задовольнити не тільки нинішні, а й майбутні потреби корпоративної мережі.
1. Універсальність рішень і можливість нарощування:
n один постачальник - починаючи від рішення малого офісу до комунікаційної платформи для управління великою компанією. Цим досягається скорочення витрат на придбання обладнання і на розширення його можливостей в майбутньому;
n інтеграція мови, даних, факсимільних повідомлень і трафіку ЛВС дозволяє використовувати максимум пропускної спроможності мережі;
n підтримка магістрального каналу з високою пропускною здатністю (від n * 64 Кбіт до 2 Мбіт / с).
2. Підтримка передачі мови:
n компресія за стандартом G.729 (рекомендований до використання консорціумом FR Forum);
n пріоритетна обробка мовних пакетів;
n підтримка інтерфейсів АТС для декількох каналів T1/E1;
n комутація мови - встановлення зв'язку між кількома пунктами і автоматична маршрутизація телефонного дзвінка в межах корпоративної мережі в обхід АТС;
n використання сучасних технологій - буфера фазового тремтіння; придушення мовних пауз і луни;
n підтримка сигналізації (QSIG, ISDN);
n широкий вибір телефонних інтерфейсів (E & M, FXS, FXO).
3. Підтримка передачі даних
n маршрутизація протоколів IP і IPX;
n багатопротокольна підтримка SNA (RFC 1490), IP, IPX, HDLC, асинхронний X.25;
n підтримка сервісів ISDN; з'єднання на вимогу (COD), смуга пропускання на вимогу (BOD), автоматичне підключення резервного каналу ISDN;
n підтримка функцій брандмауера;
n використання однієї IP-адреси для всіх пристроїв ЛВС;
n вбудовані пристрої DCU / CSU для підключення до мережі DDS;
n компресія даних.
4. Управління.
Встановлені в пристрої програми-агенти SNMP і додаток мережевого адміністрування повинні повною мірою забезпечувати конфігурування, діагностику і безперервний контроль з центральної консолі управління.
5. Резервування.
Необхідна наявність резервних магістрального порту, модуля керування і джерела живлення.
КАНАЛИ ДЛЯ FRЯк показав досвід, у тому числі російський, для цієї мети можуть бути такі канали:
Цифрові виділені канали зв'язку.Їх використання є найбільш очевидним і природним варіантом, якщо є кошти на їх розгортання.
Фізичні лінії. Якщо організація має фізичні (неущільненого) лінії, то за допомогою відповідних модемів (ближньої дії або HDSL) можна отримати накладені цифрові канали зі швидкістю передачі до 2 Мбіт / с. Без застосування репітерів такі канали забезпечують зв'язок на відстані до 16 км. Причому дальність зв'язку обернено пропорційна діаметру дроту і швидкості передачі. На оптоволокні за допомогою модемів RAD можна досягти швидкодії до 38 Мбіт / с (E3).
Виділені канали тональної частоти (ТЧ).Численні експерименти і практична експлуатація мереж FR (особливо в Росії) підтвердили можливість використання каналів ТЧ у мережах FR. При цьому необхідно застосування якісних професійних модемів, постійне стеження за станом каналів, а так само оптимізація топології мереж. При побудові мережі FR на базі каналів ТЧ слід уникати топологій з великою кількістю проміжних вузлів, інакше FR буде працювати неефективно.
ВИСНОВОКТермін «Frame Relay» ще не знайшов сталого російського аналога. З точки зору приналежності цього методу до безлічі способів комутації (комутація повідомлень, пакетів, каналів) можна було б використовувати словосполучення «комутація кадрів». Разом з тим інший варіант - «трансляція кадрів» - підкреслює особливості архітектури, спрямовані на прискорення обробки у вузлах.
У даному рефераті наведені: опис базових концепцій протоколу FR, топологія мереж FR, сфери застосування мереж FR, основні тенденції ринку у зв'язку з FR, обладнання та канали для побудови повнофункціональних мереж FR. Деякі питання стосуються особливостей практики побудови мереж FR в Росії.
Звичайно, FR не може гарантувати якість обслуговування на тому рівні, який здатна надати АТМ, і не має розвинених механізмів управління пропускною здатністю, властивих АТМ. Проте існує чимало причин (частково наведених вище), що визначають успіх розвитку мереж FR і гібридних мереж АТМ-FR. Існує навіть думка, що в даний час розвиток мереж АТМ почасти пов'язано з існуванням технології FR, яка дає для них потоки.
КЛЮЧОВІ ДОКУМЕНТИ СТАНДАРТУ FRAME RELAYANSI TI.602
ISDN-Data-Link Layer Signaling Specification for Application at the User-Network Interface визначає процедуру доступу до зв'язку на D-каналі (LAPD). FR використовує підмножина LAPD зване 'core aspects' (дослівно - 'вид на ядро').
ANSI TI.606
ISDN-Architectural Framework and Service Description for Frame Relaying Bearer Service включає опис архітектури та сервісу FR.
ANSI Addendum to TI.606
Frame Relaying Bearer Service включає детальний опис механізмів управління потоками.
ANSI TI.618
ISDN-Core Aspects of Frame-Relay Protocol for use with Frame Relaying Bearer Service включає опис ядра протоколу FR.
ANSI TI.607 і ANSI TI.617
ISDN-Layer 3 Signaling Specification for Circuit-Switched Bearer Service for Digital Subscriber Signaling System No.1 і ISDN-Digital Subscriber Signaling System No.1 - Signaling Specification for Frame-Relay Bearer Service. Визначають вимоги до сигналізації для FR SVC і PVC сервісу .
Список скороченьANSI - American National Standards Institute
ATM - Asynchronous Transfer Mode - Асинхронний режим передачі даних
CCITT - Consultive Committee for International Telegraph and Telephone (див. ITU)
CIR - Commited Information Rate - Узгоджена швидкість передачі даних
DLCI - Data-Link Control Identifier - Ідентифікатор каналу передачі даних
FRAD - Frame Relay Access Device - Пристрій доступу до мереж Frame Relay
ISDN - Integrated Services Digital Network - Цифрова мережа з інтеграцією послуг
ITU - International Telecommunication Union - Міжнародний Союз Електрозв'язку (колишня CCITT)
PDU - Protocol Data Unit - Одиниця передачі інформації (чинного протоколу)
PVC - Permanent Virtual Circuit - Постійний віртуальний канал
SVC - Switched Virtual Channel - Комутований віртуальний канал
WAN - Wide-Area Network - Глобальна мережа
СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ1. www.osp.runets1996 646.htm
2. www.citforum.runetsito14.shtml
3. www.bilim.comkoi8xylanwpfr 0_fr.htm
4. Журнал «Мережі», 5 / 97
5. Журнал «Мережі та системи зв'язку», 3 / 97
6. Журнал «Мережі і системи зв'язку», 5 / 97
7. Журнал «Мережі», 6 / 97
8. Журнал «LAN», том 3, No610/97
9. Журнал «Технології та засоби зв'язку», № 2, серпень-сенябрь1997г.
Алфавітний покажчик скорочень та визначеньData Link Connection Identifier - DLCI, 8
ANSI TI.602, 18
ANSI TI.607 і ANSI TI.617, 18
ANSI TI.618, 18
BECN, 8
C / R, 8
CIR, 12
Committed Information Rate, CIR, 11
DCE, 9
DCE (Data Communications Equipment), 7
DE, 8
DTE (Data Terminal Equipment)., 7
E & M, FXS, FXO, 22
EA, 8
FECN, 8
G.729, 22
IP і IPX, 22
ISDN, 18
NBMA, 17
PVC (permanent virtual circuits), 5
SNA, 22
standby PVC, 16
SVC (switched virtual circuits), 5
TDM, 16
UNI, 7
Віртуальна приватна мережа., 20
надлишкові дані, 13
оverscription rate, 12
Змінна швидкість оцифрування, 15
узгоджені дані, 13
угоду з зовнішньою організацією про створення та управлінні мережею., 20
Управління потоком, 11
Приватна мережа на базі виділених ліній., 20