Sieci Frame Relay

FR
1
Sieci Frame Relay
Założenia:
• Technika oparta na ramkach;
• Przenoszenie danych przez warstwy poniżej warstwy
transportowej jest relatywnie bezbłędne (małe
prawdopodobieństwo błędów);
• Błędy są eliminowane przez stacje końcowe i protokoły warstw
wyższych – poprzez retransmisje;
• Brak potwierdzania ramek w węzłach FR - przełącznikach;
• W węzłach dokonywana jest kontrola poprawności ramek –
ramki błędne są kasowane bez powiadomienia stacji nadawcy,
ani odbiorcy;
• Systemy użytkowników – stacje końcowe mają specjalne
mechanizmy do wykrywania brakujących ramek i
przeprowadzenia retransmisji;
• W przypadku przeciążeń będą usuwane oznaczone ramki oraz
propagowana sygnalizacja sterujące przepływem w przód i w tył;
• Niewielkie opóźnienia wprowadzane przez sieć na poziomie
pojedynczych [ms].
Protokół LAB-F (Q.922) jest podzbiorem protokołu LAB-D (Q.921),
stosowanego w sieci ISDN, wykorzystującym wyłącznie podstawowe
funkcje [3]:
• etykietowanie ramek;
• multipleksacja ramek;
• sprawdzanie długości ramek;
• wykrywanie błędów transmisji;
oraz nowa opcja:
• przeciwdziałanie przeciążeniom.
LAP-F realizuje wyłącznie wymianę ramek pomiędzy
komunikującymi stacjami końcowymi użytkowników, bez obsługi
błędów i sterowania przepływem.
2
FR
MODEL ODNIESIENIA
DLA SYSTEMÓW OTWARTYCH
FRAME RELAY
SIECIOWA
ŁĄCZA DANYCH
LAP - F
FIZYCZNA
FIZYCZNA
LAP- F - protokół warstwy łącza danych
(ang. Link Access Procedure for Frame-Mode Bearer Services)
Rys. 25 Model odniesienia dla Frame Relay
Architektura sieci Frame Relay
W warstwie fizycznej na interfejsie UNI używane są najczęściej
urządzenia E1, pracujące na bazie techniki HDSL z szybkością 2,048
Mb/s, z interfejsami elektrycznymi G.703/G.704, V.35/V.36 lub X.21.
LAN 1
LAN 2
.....
. ....
FR UNI
FRAD
FRAME RELAY
NETWORK
FRS
FR UNI
FRND
FRND
FRS
FRS
FRAD - Frame Relay Access Device
FR UNI - Frame Relay User Network Interface
FRND - Frame Relay Network Device
FRS - Frame Relay Switch
Rys. 26 Architektura sieci Frame Relay
FRAD
3
FR
Kraków
ISDN
Frame Relay
HD
SL
DL
CI:
.33
25
.34
...
DL
:1
CI
SL
HD
Wrocław
Warszawa
03
ISDN
HUB
HUB
SERWER
KORPORACYJNY
.....
.....
Serwer
rezerwowy
INTERNET
Internet
FireWall
NAT
PPP
HDSL
HUB
www
SERWER
USŁUG
PUBLICZNYCH
Rys. 27 Przykład niewielkiej sieci korporacyjnej wykorzystującej Frame Relay
Typowym wykorzystaniem Frame Relay jest połączenie ze sobą
lokalnych sieci firmy, znajdujących się w różnych lokalizacjach i
stworzenie w ten sposób sieci korporacyjnej.
Połączenia wirtualne w sieci Frame Relay
Sieć Frame Relay umożliwia realizację połączeń wirtualnych:
• PVC (ang. Permanent Virtual Circuit) ustanawiane przed
rozpoczęciem sesji przez operatora sieci i stale będące w fazie
wymiany danych;
• SVC (ang. Switched Virtual Circuit) ustanawiane na żądanie
użytkownika i rozłączane po zakończeniu fazy wymiany danych;
• Grupowe (ang. Multicast) ustanawiane na żądanie lub na dłuższy
czas umożliwiające dostarczanie danych jednocześnie do grupy
użytkowników.
Kanały logiczne są dwukierunkowe za wyjątkiem połączenia
grupowego (Multicast), gdzie transfer danych jest typu
rozgłoszeniowego do grupy. Informacje zwrotne będą przekazywane
innym kanałem lub przy realizacja usługi telekonferencji również
kanałem jeden do grupy.
4
FR
FRAME RELAY
NETWORK
FR UNI
DLCI 31
FRAD
FR UNI
DLCI 575
VC
PVC lub S
FRAD
PVC lu
b
DLCI 91
SVC
FR UNI
DLCI 201
FRAD
DLCI - Data Link Connection Identifier
FRAD - Frame Relay Access Device
FR UNI - Frame Relay User Network Interface
PVC - Permanent Virtual Circuit
SVC - Switched Virtual Circuit
Rys. 28 Połączenia wirtualne w sieci Frame Relay
DLCI
575
LAN 1
FRAD
FRND
575-112
DLCI
112
112-92
FRS
DLCI
21
DLCI 92
FRS
DLCI
31
FRND
FRAD
92-21
LAN 2
21-31
Połączenie wirtualne: 575 - 112 -92 - 21 - 31
Rekordy przełączające: 575-112; 112-92; 92-21; 21-31;
Rys. 29 Ścieżka wirtualna dla połączenia wirtualnego w sieci Frame Relay
FR
5
Zarządzanie interfejsem (LMI)
Istnieją trzy powszechnie stosowane protokoły sygnalizacyjne:
• ANSI zdefiniowane w T1.617, Annex D;
• ITU-T zdefiniowane w Q.933, Annex A;
• Pierwotne LMI w sensie początkowego standardu firmowego.
Urządzenia FRAD muszą dostosować się do panującego standardu,
- umiejętność autokonfiguracji.
Zapytania są wysyłane systematycznie przez FRAD w postaci ramek
zapytania o status, które zawierają ponadto własny numer kolejny
oraz znacznik prośby o pełną odpowiedź lub tylko skróconą.
Pełne odpowiedzi wysyłane są w długich ramkach i zawierają
szczegółowe informacje o stanie wszystkich łączy wirtualnych PVC na
danym porcie:
• dodanie,
• usunięcie,
• uszkodzenie
• modyfikacja obwodu wirtualnego.
Krótkie odpowiedzi są wysyłane znacznie częściej i są ponumerowane, a
dzięki ciągłości numeracji stanowią test integralności łącza. Dla
przykładu pytania o skrócony status wysyłane są co 10 sek., a o pełny
status co 60 sek.
6
FR
Strona użytkownika
Strona sieci WAN
FRND
FRAD
STATUS ENQUIRY
short
STATUS short
STATUS ENQUIRY
long
STATUS long
STATUS ENQUIRY
short
CZAS
STATUS short
STATUS ENQUIRY
short
STATUS short
STATUS ENQUIRY
short
STATUS short
STATUS ENQUIRY
short
STATUS short
STATUS ENQUIRY
short
STATUS short
STATUS ENQUIRY
long
STATUS long
Rys. 30 Sygnalizacja LMI na interfejsie UNI w sieci Frame Relay
Standardy sieci Frame Relay
Temat
Opis architektury i usług
Aspekt warstw łącza danych
Zarządzanie PVC
Zarządzaniem ruchem sieciowym
Sygnalizacja w SVC
ITU –T
1.233
Q.922 aneks A
Q.933 aneks A
I.370
Q.933
ANSI
T1.606
T1.618
T1.617 aneks D
T1.606a
T1.617
Istotne są również dokumenty porozumień implementacyjnych opracowanych przez Frame Relay
Forum: FRF.1, FRF.2, FRF.3, FRF.4, FRF.5, FRF.6, FRF.7.
7
FR
Ramka Frame Relay
F
Oktety:
Flaga
Oktet 1
Oktet 2
Oktet 3
0
1
1
DLCI
2
1
0
1
1
DLCI
(LSB)
...
Oktet n-2
Oktet n-1
Oktet n
Flaga
1 ÷ 4096
wg. ANSI ≤ 1600
1
...
...
...
DANE
...
...
...
CRC
CRC
1
1
(MSB)
FENC
(MSB)
(LSB)
1
1
BENC
1
CRC
F
2
1
1
C/R
DE
1
0
EA (0)
EA (1)
0
Rys. 31 Ramka w sieci Frame Relay
DLCI – identyfikator łącza danych (ang. Data-Link Connection
Identifier);
MSB – najbardziej znaczący bit;
LSB – najmniej znaczący bit;
C/R – informacja o zawartości ramki: komenda, odpowiedź (ang.
Command/ Response);
EA – bit rozszerzonego adresu (ang. Extended Address);
FENC – wyprzedzające powiadomienie o zatorze (ang. Forward
Explicit Congestion Notification);
BENC – wsteczne powiadomienie o zatorze (ang. Backward Explicit
Congestion Notification);
DE – prawo do odrzucenia (ang. Discard Eligible)
8
FR
Mechanizm przeźroczystości
Nadajnik - napełnianie bitami (ang. bit stuffing)
0
0
Ramka: 011111 11011111 011001
Kanał: 0111110110111110 011001
Odbirnik - usuwanie bitów (ang. bit stripping)
Kanał: 0111110110111110 011001
Ramka: 011111 11011111 011001
Rys. 13 Mechanizm przeźroczystości
Zarządzanie ruchem
Wielkość gwarantowanej przepustowości dla danych
określona parametrem CIR (ang. Commited Information
Rate)
Sumaryczna wartość kontraktów CIR realizowanych w tym samym
węźle nie może przekroczyć przepustowości węzła:
∑ CIR
i
≤ Cw
i
Sumaryczna wartość kontraktów CIR realizowanych na tym samym
łączu fizycznym nie może przekroczyć przepustowości kanału
fizycznego:
∑ CIRj ≤ C
j
k
9
FR
Zdefiniowano dwa dodatkowe parametry progowe:
• Bc – (ang. Commited Burst Size) gwarantowana liczba danych,
która zostaną dostarczona w ramkach z DE=0 w czasie T,
zgodnie z zależnością: Bc = CIR * T;
• Be – (ang. Exccess Burst Size) nadmiarowa liczba danych, które
sieć będzie próbować przenieść w ramkach z DE=1 w czasie T.
BITY
oś
k
yb
Sz
Kasowanie ramek
za
ąc
ł
ć
Bc + Be
Ustawienie DE=1
Bc
DE=0
C IR
CZAS
Ramka
DE=0
Ramka
DE=0
Ramka
DE=1
Ramka
kasowana
Rys. 32 Przykład zarządzania ruchem w sieci Frame Relay
CIR =
Bc
T
Be
EIR =
T
CIR Bc
=
EIR Be
10
FR
UNI
F
R
A
D
ŁĄCZE FIZYCZNE
DE
ka 0
Ram
D
a 0
mk
a
R
FRND
e
zepełnien
i
Pr
E
Bc + Be
EIR
Ramka DE
1
Bc
BUFOR WEJŚCIOWY
0
Ramka DE
BUFOR
WYJŚCIOWY
CIR
Rys. 33 Buforowanie danych w sieci Frame Relay
Ramka DE
0
11
FR
Sygnalizacja przeciążenia
Węzeł, który zauważy zagrożenie ustawia w przenoszonych ramkach
bity:
• BENC – wsteczne powiadomienie o zatorze (ang. Backward
Explicit Congestion Notification); Użytkownik końcowy
odbierający ramki z ustawionym bitem BENC powinien
zmniejszyć intensywność wysyłania ramek do sieci, do chwili
kiedy przestanie odbierać ramki z bitem BENC.
• FENC – wyprzedzające powiadomienie o zatorze (ang. Forward
Explicit Congestion Notification); Użytkownik końcowy
odbierający ramki z ustawionym bitem FENC powinien
zwiększyć licznik czasu (ang. time-out) oczekiwania na nadejście
kolejnych ramek, do chwili kiedy przestanie odbierać ramki z
bitem FENC.
transfer danych
LAN 1
FRAD
FRND
FRS
NC
BE
!
Przeciążenie
FRS
FRND
FRAD
FEN
C
Rys. 34 Sygnalizacja o przeciążenie w sieci Frame Relay
LAN 2