Сибирская ГосударственнаяАкадемия Телекоммуникаций и Информатики
Хабаровскийфилиал
Контрольная работа №1
по дисциплине
Сетидокументальной связи
Выполнил Копцев Д.А.
Проверил Ваганов Д.В.
шифр 951с — 073
Хабаровск 1999 г.
ОГЛАВЛЕНИЕ
TOC o _____________________________________________________________________ GOTOBUTTON _Toc450817437 PAGEREF _Toc450817437 3
ПУЛЬСИРУЮЩИЙ ТРАФИК.___________________________________________________ GOTOBUTTON _Toc450817438 PAGEREF _Toc450817438 3
Метод временного уплотнения____________________________________________________ GOTOBUTTON _Toc450817439 PAGEREF _Toc450817439 4
Метод статистического уплотнения_______________________________________________ GOTOBUTTON _Toc450817440 PAGEREF _Toc450817440 4
ОСНОВЫ FRAME RELAY._______________________________________________________ GOTOBUTTON _Toc450817441 PAGEREF _Toc450817441 7
Трансляция кадров._____________________________________________________________ GOTOBUTTON _Toc450817442 PAGEREF _Toc450817442 7
FRAME RELAY И ВИРТУАЛЬНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ.________________________________ GOTOBUTTON _Toc450817443 PAGEREF _Toc450817443 7
ТОПОЛОГИЯ СЕТИ FRAME RELAY_____________________________________________ GOTOBUTTON _Toc450817444 PAGEREF _Toc450817444 8
ФОРМАТ КАДРА FRAME RELAY_______________________________________________ GOTOBUTTON _Toc450817445 PAGEREF _Toc450817445 10
СКВОЗНАЯ КОММУТАЦИЯ___________________________________________________ GOTOBUTTON _Toc450817446 PAGEREF _Toc450817446 11
МЕХАНИЗМ УПРАВЛЕНИЯ ПОТОКАМИ._______________________________________ GOTOBUTTON _Toc450817447 PAGEREF _Toc450817447 12
Концепция согласованной скорости передачиинформации______________________________________ GOTOBUTTON _Toc450817448 PAGEREF _Toc450817448 14
ИНТЕГРАЦИЯ РЕЧИ__________________________________________________________ GOTOBUTTON _Toc450817449 PAGEREF _Toc450817449 16
СРЕДСТВА ЗАЩИТЫ ОТ СБОЕВ_______________________________________________ GOTOBUTTON _Toc450817450 PAGEREF _Toc450817450 17
НЕДОСТАТКИ ТЕХНОЛОГИИ_________________________________________________ GOTOBUTTON _Toc450817451 PAGEREF _Toc450817451 18
КЛЮЧЕВЫЕ ДОКУМЕНТЫ СТАНДАРТА FRAME RELAY_________________________ GOTOBUTTON _Toc450817452 PAGEREF _Toc450817452 28
ПОЛОЖЕНИЕ СЕТЕЙ FRAME RELAY НА РЫНКЕ________________________________ GOTOBUTTON _Toc450817453 PAGEREF _Toc450817453 20
ПОЧЕМУ FRAME RELAY ?_____________________________________________________ GOTOBUTTON _Toc450817454 PAGEREF _Toc450817454 20
СПОСОБЫ ПОСТРОЕНИЯ СЕТИ FRAME RELAY________________________________ GOTOBUTTON _Toc450817455 PAGEREF _Toc450817455 20
Частная сеть на базе выделенныхлиний._____________________________________________________ GOTOBUTTON _Toc450817456 PAGEREF _Toc450817456 21
Виртуальная частная сеть._________________________________________________________________ GOTOBUTTON _Toc450817457 PAGEREF _Toc450817457 21
Соглашение с внешней организацией осоздании и управлении сетью.______________________________ GOTOBUTTON _Toc450817458 PAGEREF _Toc450817458 21
ОСНОВНЫЕ ТЕНДЕНЦИИ РЫНКА_____________________________________________ GOTOBUTTON _Toc450817459 PAGEREF _Toc450817459 23
ОБОРУДОВАНИЕ И КАНАЛЫ ДЛЯ СЕТЕЙ FRAME RELAY________________________ GOTOBUTTON _Toc450817460 PAGEREF _Toc450817460 25
ОСНОВНЫЕ КРИТЕРИИ ВЫБОРА ОБОРУДОВАНИЯ_____________________________ GOTOBUTTON _Toc450817461 PAGEREF _Toc450817461 25
КАНАЛЫ ДЛЯ FR_____________________________________________________________ GOTOBUTTON _Toc450817462 PAGEREF _Toc450817462 26
Цифровые выделенные каналы связи.________________________________________________________ GOTOBUTTON _Toc450817463 PAGEREF _Toc450817463 26
Выделенные каналы тональной частоты(ТЧ)._________________________________________________ GOTOBUTTON _Toc450817464 PAGEREF _Toc450817464 26
ЗАКЛЮЧЕНИЕ_________________________________________________________________ GOTOBUTTON _Toc450817465 PAGEREF _Toc450817465 27
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ_______________________________________________________ GOTOBUTTON _Toc450817466 PAGEREF _Toc450817466 28
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ________________________________________________________ GOTOBUTTON _Toc450817467 PAGEREF _Toc450817467 30
АЛФАВИТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ СОКРАЩЕНИЙ И ОПРЕДЕЛЕНИЙ__________________ GOTOBUTTON _Toc450817468 PAGEREF _Toc450817468 31ВВЕДЕНИЕПУЛЬСИРУЮЩИЙ ТРАФИК.
Первыеметоды одновременной передачи различных видов трафика по одним физическимканалам связи появились достаточно давно. Однако, проблема выбора самой эффективнойтехнологии остается по сей день.
Наибольшеераспространение получили методы временного и статистического уплотнения. Всебольшие и большие объемы клиент-серверного трафика передаются по глобальнымсетям. Трафик, порождаемый клиент-серверными приложениями, написанными для локально-сетевыхсред, имеет, как правило, чрезвычайно неравномерный характер: значительнаяпропускная способность требуется в течение коротких интервалов времени.
Передачатакого трафика по выделенным линиям (TDM-коммутация) или по сети с временным разделениемканалов (X.25-коммутация) не эффективна, поскольку большую часть временидоступная емкость расходуется впустую: временные слоты резервируются внезависимости от того, передается информация или нет.
Вто же время, рост компьютерных приложений, требующих высокоскоростных коммуникаций,распространение интеллектуальных ПК и рабочих станций, доступность высокоскоростныхлиний передачи с низким коэффициентом ошибок — все это послужило причинойсоздания новой формы коммутации в территориальных сетях.
Основнымитребованиями к такой технологии являются:
Ä высокаяскорость:
Ä низкиезадержки;
Ä разделениепортов и
Ä разделениеполосы пропускания на основе виртуальных каналов.
TDM-коммутацияканалов обладает первыми двумя характеристиками. X.25-коммутация пакетов —последними двумя.
Трансляция кадров, разработанная,как новая форма коммутации пакетов, как утверждается, обладает всеми четырьмяхарактеристиками. Эта новая технология носит название FRAME RELAY (FR).
Рассмотримэти методы поподробнее:
МЕТОД ВРЕМЕННОГО УПЛОТНЕНИЯ
При использовании метода временногоуплотнения (Time Divsion Multiplexing — TDM) различным каналам передачи данныхпредоставляются различные интервалы времени уплотненного канала. Мультиплексорысмешивают поток данных и оцифрованный голос с одной стороны канала связи, иразделяют их с противоположной (см. рис.1). При этом коммутацию телефонныхсоединений производят обычные АТС, причем в этом случае применяются относительновысокоскоростные методы оцифровки аналогового телефонного сигнала, а потокиданных обрабатываются также традиционными средствами — коммутаторами Х.25 имаршрутизаторами IP/IPX. Основной недостаток этого метода заключается вцикличности распределения интервалов времени между каналами, т. е.независимости выделяемого каждому каналу интервала времени от наличия либоотсутствия необходимости передавать информацию. В результате, при неравномерномтрафике эффективность использования ресурса канала оказывается невысокой.
Рисунок 1 Механизм временного уплотнения.МЕТОД СТАТИСТИЧЕСКОГО УПЛОТНЕНИЯ
Пристатистическом уплотнении фиксированные промежутки времени в уплотняемом каналене предоставляются отдельно каждому каналу передачи данных. В этом случае информациякаждого канала передачи данных разбивается на отдельные блоки. К блоку добавляетсязаголовок (header), содержащий идентификатор соответствующего канала, и хвост(trailer), что образует единицу передачи информации (Protocol Data Unit) — кадр. Кадрами могут передаваться все виды трафика.
Можновыделить ряд преимуществ, характерных для статистического уплотнения:
•динамическое распределение пропускной способности уплотненного канала связи взависимости от активности в каналах передачи данных;
•возможность предоставления пропускной способности по требованию;
•возможность установки приоритетов для разных видов трафика.
Настатистическом уплотнении каналов основан метод пакетной коммутации. Понятиепакета для сетевого уровня во многом аналогично понятию кадра на канальномуровне. Сеть пакетной коммутации состоит из узлов и статистически уплотненныхканалов, соединяющих узлы. В одном канале связи может быть проложено несколькосоединений. Узлы управляют потоками данных и осуществляют коммутацию логическихсоединений между абонентами сети.
Сети набазе технологии пакетной коммутации стали реальной альтернативой сетям скоммутацией соединений (например, телефонные сети). Примером реализациитехнологии пакетной коммутации являются сети Х.25.
Сети X.25предназначены для передачи данных. Основная задача этих сетей — обеспечитьгарантированную доставку данных по ненадежным каналам связи и повысить эффективностьих использования. Протокол X.25 отличается развитыми средствами защиты отошибок на канальном и сетевом уровнях. К сожалению он не подходит для трафикачувствительных к задержке приложений (таких как голос), и не может служитьосновным транспортным протоколом территориальной сети с интеграцией услуг.
Рисунок 2. Схема проекта с применением метода статистического уплотнения
ТехнологияFrame Relay, также использующая метод пакетной коммутации, обладает всеми преимуществамистатистического уплотнения. Однако, в этом протоколе не реализована коррекцияошибок, которая предполагает повторную передачу искаженных пакетов.
Процедуракоррекции ошибок повышает достоверность передачи данных, но значительноувеличивает задержку в сети. При передаче голоса и другого чувствительного кзадержке трафика, доставка пакета с задержкой, превышающей определенноезначение, теряет смысл. В этом случае процедура коррекции ошибок не должна бытьиспользована. Отсутствие коррекции ошибок в протоколе Frame Relay оказываетсярешающим, так как позволяет минимизировать задержку доставки пакетов.
В случаечувствительного к ошибкам трафика, (такого как передача файлов, функциякоррекции возлагается на более интеллектуальное оконечное оборудование.
Впоследнее время стремительному развитию технологии Frame Relay способствовалинесколько основных факторов, и улучшение качества каналов связи — один из них.Естественно, что эта технология предъявляет определенные требования к качествуиспользуемых каналов связи. ОСНОВЫFRAME RELAY.ТРАНСЛЯЦИЯ КАДРОВ.
Методология«трансляция кадров» свойственна коммутационной технологии, определяющей интерфейскоммутации кадров (FRAME RELAY INTERFACE — FRI) с целью улучшения обработки(сокращения времени ответа) и уменьшения стоимости передачи из локальной сети втерриториальную и высокоскоростных соединений между ЛВС. Технология FR требует:
n оконечныхустройств, оснащенных интеллектуальными протоколами высоких уровней;
n виртуальных,свободных от ошибок каналов связи;
n прикладныхсредств, способных осуществлять различные передачи.
Даннаятехнология не только очень подходит для управления пульсирующими трафикамимежду ЛВС и между ЛВС и территориальной сетью, но и адаптируется для передачитакого чувствительного к передаче трафика, как голос.FRAME RELAY И ВИРТУАЛЬНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ.
ПротоколFR использует структуру кадров переменной длины и работает только на маршрутах,ориентированных на установление соединения.
Виртуальное соединение — постоянное или коммутируемое(PVC или SVC) — необходимо установить прежде, чем два узла начнут обмениватьсяинформацией.
PVC (permanentvirtual circuits)XE «PVC (permanentvirtual circuits)» — это постоянное соединение между двумяузлами, которое устанавливается вручную в процессе конфигурирования сети.Пользователь сообщает провайдеру FR-услуг или сетевому администратору, какиеузлы должны быть соединены, и он устанавливает PVC между этими конечнымистанциями.
PVCвключает в себя конечные станции, среду передачи и все коммутаторы, расположенныемежду конечными станциями. После установки PVC для него резервируется определеннаячасть полосы пропускания, и двум конечным станциям не требуется устанавливатьили сбрасывать соединение.
Благодаряметоду статистическогомультиплексирования, несколько PVC могут разделять полосы одного каналапередачи.
SVC (switchedvirtual circuits)XE «SVC (switchedvirtual circuits)» устанавливается по мере необходимости — всякийраз, когда один узел пытается передать данные другому узлу.
SVCустанавливается динамически, а не вручную. Для него стандарты передачи сигналовопределяют, как узел должен устанавливать, поддерживать и сбрасыватьсоединение.
PVCимеют два преимущества над SVC. Сеть, в которой используются SVC, должнатратить время на установление соединений, а PVC устанавливаются предварительно,поэтому могут обеспечить более высокую производительность. Кроме того, PVCобеспечивают лучший контроль над сетью, так как провайдер или сетевойадминистратор может выбирать путь по которому будут передаваться кадры.
Однакои SVC имеют ряд преимуществ над PVC. Поскольку SVC устанавливаются исбрасываются легче, чем PVC, то сети, использующие SVC, могут имитировать сетибез установления соединений. Эта возможность оказывается полезной в том случае,если пользователь использует приложение, которое не может работать в сети сустановлением соединений. Кроме того, SVC используют полосу пропускания, толькотогда, когда это необходимо, а PVC должны постоянно ее резервировать на тотслучай, если она понадобится. SVC также требуют меньшей административнойработы, поскольку устанавливаются автоматически, а не вручную. И наконец, SVCобеспечивают отказоустойчивость: когда выходит из строя коммутатор, находящийсяна пути соединения, другие коммутаторы выбирают альтернативный путь.
Предназначениеэтих соединений состоит в расширении области применения FR на другие типыприложений, такие как голос, видео и защищенные приложения Internet, помимопрочих. Однако в настоящее время SVC не получили широкого распространения, всилу сложности в реализации. Как следствие, PVC является наиболеераспространенным режимом связи в сети FR.ТОПОЛОГИЯ СЕТИ FRAME RELAY
СоединенияFR функционируют на канальном уровне — второй уровень модели OSI (см. рис. 3),используя общую (public), частную (private) или гибридную (hybrid) средупередачи.
Рисунок 3. Пример «Frame Relay»-архитектуры
СетьFR состоит из переключателей (switches) FR, объединенных цифровой средой передачи.Конечное оборудование, к примеру, маршрутизаторы, связываются через FR сеть водном или нескольких направлениях. В стандартной терминологии,переключатели FR принадлежат к классуустройств DCE (Data Communications Equipment) XE «DCE (Data CommunicationsEquipment)», а конечное оборудованиепользователя — к классу DTE (Data Terminal Equipment). XE «DTE (Data TerminalEquipment).»
DTEобъединяются по спецификациям протокола FR UNI XE «UNI» (FR User-to-Network Interface). ПереключательFR, представляющий UNI, читает адреса приходящих кадров и маршрутизирует всоответствующем направлении.
Физическисети FR образуют ячеистую структуру коммутаторов. Общая топология сетиприведена на рисунке 4.
Протокол FR может интегрироваться c многимипротоколами, такими как ATM, X.25, IP, SNA, IPX и.т.д..
Рисунок 4. Топологиясети Frame Relay
Примерыподобных архитектур будут приведены позже. Например, на рис. 1 можно наблюдатьинтеграцию протоколов FR и ATM (в силу своей эффективности, наиболее распространенныйслучай). В данном случае сеть ATM предоставляет виртуальный свободный от ошибокканал связи.
FRпозволяет передавать кадры размером до 4096 байт, а этого достаточно дляпакетов Ethernet и Token Ring, максимальная длина которых составляет 1500 и4096 байт соответственно. Благодаря этому FR не предусматривает накладныерасходы на сегментацию и сборку.ФОРМАТ КАДРА FRAME RELAY
Длятранспортировки по сети FR, данные сегментируются в кадры. Формат кадра FRприведен на рис. 5. Один или несколько однобайтовых флагов служат дляразделения кадров.
Кадримеет различную длину, а заголовок коммутируемого кадра содержит 10-битовыйномер, идентификатор соединения канала данных (Data Link Connection Identifier— DLCI)XE "(Data Link Connection Identifier — DLCI)".
Рисунок 5. Форматкадра Frame Relay
Приведем назначениеполей заголовка кадра FR:
n DLCI — идентификатор соединения;
n C/R XE «C/R» - поле прикладного назначения, не используетсяпротоколом FR и передается по сети прозрачно;
n EA XE «EA» - определяет 2-х, 3-х или 4-х байтовое полеадреса;
n FECN XE «FECN» - информирует узел назначения о заторе;
n BECN XE «BECN» - информирует узел-источник о заторе;
n DE XE «DE» - идентифицирует кадры, которые могут бытьсброшены в случае затора.
Роль идентификатора соединенияDLCI:
Каждоесоединение PVC имеет 10-битовый идентификатор, включаемый в заголовок кадра FR,называемый DLCI. Это число присваивается порту узла FR. При установке PVC, соединениюназначается один уникальный номер DLCI для порта-источника и другой для портаназначения (удаленного порта). DLCI присваиваются только конечным точкам PVC —сеть FR автоматически назначает DLCI внутренним узлам передачи.
Такимобразом сфера действия DLCI ограничивается только локальным участком сети, чтопозволяет сети поддерживать большое число виртуальных каналов. Благодаря этомуразные маршрутизаторы в сети могут повторно использовать тот же самый DLCI; этопозволяет сети использовать большее число виртуальных каналов. Таблицыперекрестных соединений (Cross-Сonnect Tables), распространяемые между всемикоммутаторами FR в сети, устанавливают соответствие между входящими иисходящими DLCI.
ИспользуяDLCI, DCE направляет данные от DTE через сеть в следующей последовательности:
n FR DTEинкапсулирует пришедший пакет или кадр в FR-кадр. DTE задает корректныйDLCI-адрес, который берется из специальной таблицы рандеву (look-up table), вкоторой определено соответствие между локальным адресом пакета и соответствующимномером DLCI.
n DCE XE «DCE» проверяет целостность кадра, используяконтрольную последовательность FCS и в случае обнаружения ошибки сбрасываеткадр.
n DCE XE «DCE» ищет номер DLCI в таблице перекрестныхсоединений (Cross-Connect Table) и, в случае если для указанного DLCI неопределена связь кадр сбрасывается.
n DCE XE «DCE» отправляет кадр к узлу назначения, черезвыталкивание кадра в порт, специфицированный в таблице перекрестных ссылок.
Этишаги представляют интерес и будут рассмотрены подробнее в соответствующихразделах.СКВОЗНАЯ КОММУТАЦИЯ
Посравнению со своим предшественником, X.25, FR имеет значительные преимущества впроизводительности. Во время разработки X.25 соединения в глобальных сетях создавалисьпо большей части на основе менее надежной аналоговой технологии. Поэтому, чтобыпакеты прибывали к получателю без ошибок и по порядку, X.25 требует от каждогопромежуточного узла между отправителем и получателем подтверждения целостностипакета и исправления любой обнаруженной ошибки. Связь с промежуточным хранениемзамедляет передачу пакетов, так как каждый узел проверяет FCS каждогопоступающего пакета и только затем передает его дальше. Таким образом, в сети сканалами низкого качества возникают нерегламентированные непостоянные повеличине задержки передаваемых данных. Поэтому невозможно передавать по сетям X.25чувствительный к задержкам трафик (например оцифрованную речь) с удовлетворительнымкачеством.
Споявлением высоконадежных цифровых каналов такая проверка стала излишней. Поэтомув FR, использование которого подразумевает наличие цифровой инфраструктуры, невключены функции поиска и коррекции ошибок. Коммутаторы FR используюттехнологию сквозной коммутации, при которой каждый пакет направляется наследующий транзитный узел сразу же по прочтении адресной информации, чтоисключает неравномерные задержки. Если случается какая-либо ошибка, коммутаторыFR отбраковывают кадры. Функция исправленияошибок возлагается на межконцевой протокол более высокого уровня (например TCPили SPX). При таком подходе накладные расходы по обработке в расчете на кадрснижаются, что значительно повышает пропускную способность и делает еерегламентируемой.МЕХАНИЗМ УПРАВЛЕНИЯ ПОТОКАМИ.
ТехнологияFR имеет специальный механизм управления потоками, позволяющий обеспечивать болеегибкое мультиплексирование разнородного трафика.
Управление потокомXE «Управление потоком» — это процедура регулирования скорости, скоторой маршрутизатор подает пакеты на коммутатор. Если принимающий коммутаторне в состоянии принять еще какие-либо пакеты (например, из-за перегрузки), топри помощи данного протокола можно потребовать приостановить отправку пакетов смаршрутизатора и, после разгрузки, продолжить ее. Этот процесс гарантирует, чтопринимающему коммутатору не надо отбраковывать кадры. FR не поддерживает этотпротокол в полной мере; если у коммутатора FR не достаточно буферногопространства для приема поступающих кадров, то он отбраковывает кадры с установленным флагом DE— разрешение на отбраковку (см. рис. 5). Однако, маршрутизатор можетинициализировать процедуру восстановления данных, что может привести к еще большемузатору.
Рисунок 6. FECN иBECN.
Решениеэтой проблемы возлагается частично на протоколы верхлежащего уровня, например,- TCP/IP, который поддерживает некоторую степень механизма управления потоками,а также на использование битов FECN, BECN — флагов явного извещения оперегрузке в прямом и обратном направлениях (см. рис. 4), причем последниеявляются особенностями FR.
Информационныебиты FECN и BECN выставляются в момент попадания кадра в затор трафика.Маршрутизаторы с интерфейсом FR могут расшифровать значения этих битов и активизироватьуправление потоком на базе протокола верхлежащего уровня, например, — TCP/IP.
Надоотметить, что представленный механизм не вписался бы в концепцию регламентированияпропускной способности сети, поддерживаемую FR, без введения соглашения осогласованной скорости передачи информации (Committed Information Rate, CIR XE «Committed Information Rate,CIR» ).Концепция согласованной скорости передачи информации
CIR XE «CIR» — минимальная пропускная способность,гарантированная каждому PVC или SVC. Эта скорость (измеряется в битах всекунду) выбирается клиентом сети FR в соответствии с объемом данных, которыеон собирается передавать по сети, и гарантируется она оператором сети FR илиадминистратором. На текущий момент скорость варьируется от 16 Кбит/с до 44,8Мбит/с. Если пакетные посылки не превосходят скорость порта подключения клиентаи пропускная способность сети FR в данный момент имеет свободные ресурсы, токлиент может превысить согласованное значение CIR. Скорость, с которой клиентпосылает данные при наличии достаточной пропускной способности, называется оverscription rateXE «оverscription rate».
Вслучае перегруженности сети, коммутаторы отбрасывают избыточные (выходящие запределы CIR) кадры. Поле разрешения на отбраковку (DE) в кадре FR позволяетрегулировать этот процесс. Для каждого кадра, пересылаемого по сети, коммутаторFR устанавливает бит DE, если данный кадр превышает спецификацию CIR клиента. Вслучае затора кадры, с установленным флагом DE могут быть отбракованы.
Реально,в сетях FR, наряду с CIR используется усредненная за определенный промежутоквремени Tc (скажем, за одну секунду) скорость, которую сеть «обязуется» поддерживатьпо соединению PVC или SVC.
Усреднениепо времени играет здесь важную роль. Предположим, что через линию доступа спропускной способностью 64 Кбит/с пользователь определяет одно виртуальноесоединение с CIR, равной 32 Кбит/с. Это значит, что приняв, например, в первыеполсекунды 32 Кбит, коммутатор вправе отвергнуть все остальные биты, пришедшиеза остальные полсекунды. Поэтому вводится понятие согласованного импульсногообъема передаваемой информации (Committed Burst Size — Bc) — максимальногообъема данных, который сеть «обязуется» передавать за время Tc. Это времявычисляют следующим образом: Tc=Bc/CIR, а по своей сути оно пропорциональнонеравномерности трафика.
Есликадры не укладываются в рамки, задаваемые параметрами CIR и Bc, то они передаютсяс установленным битом DE. При этом часто используют еще один параметр — избыточныйимпульсный объем передаваемой информации (Excess Burst Size — Be). Он определяетмаксимальный объем данных сверх Вс (избыточные данные), который коммутаторпопытается передать в течение времени Тс (см. рис 6). Вероятность доставкиданных Ве, передающихся с установленным флагом DE, очевидно, ниже вероятностидоставки данных Вс. Все данные, превышающие объем Ве, коммутатор отбраковывает.Как видно из рисунка 7, пропускная способность линии доступа делится на тризоны:
n согласованныеданныеXE «согласованные данные», с гарантированнойпередачей;
n избыточныеданныеXE «избыточные данные» (с установленным битом DE), которые передаютсяв зависимости от доступных сетиресурсов;
n все данныесверх избыточных, которые коммутатор автоматически отбрасывает.
Рисунок 7. Распределениепропускной способности линии доступа при организации через нее виртуальногосоединения с определенными CIR и максимальной скоростью избыточных данных
Реализацияэтих правил может существенно различаться как в оборудовании FR различных производителей,так и в сетях компаний — поставщиков услуг FR. Широко используется случайпредоставления пользователю выбора только одного параметра соединения —скорости CIR. При этом граница избыточных данных передвигается «вверх» иприравнивается скорости порта доступа. Таким образом устраняется «мертваязона», при попадании в которую данные автоматически сбрасываются.
ИзменитьCIR не сложно — достаточно обратиться к оператору или администратору сети,который в свою очередь программным образом переконфигурирует систему. Никакогодополнительного оборудования не требуется (при достаточном значении скоростипорта установленного у пользователя оборудования).
Итак,подведем итог. Концепция согласованной скорости передачи — это механизмсогласования со стандартом FR (предлагающим регламентированную пропускную способность),предназначенный для разрешения заторов в сети, посредством определения классасервиса для FR DTE и контроля доступа оборудования пользователя к пропускнойспособности сети. Для этого, при конфигурировании соединения PVC определяютсяследующие параметры CIR:
n Bc(Committed Burst Size) — объем данных, передаваемый гарантированно за время Tc;
n Be (Excess BurstSize) — объем данных над Bc, передаваемый в случае достаточности ресурсовполосы пропускания;
n DE (DiscardEligibility) — флаг разрешения на отбраковку;
n Tc(sampling interval) временной интервал для измерения Bc и Be, равный Bc/CIR.
Приведемпример конфигурации PVC:
CIR=128000 bits per second
Bc=128000 bits
Be=64000 bits
Tc=1 second
Вприведенном примере, DTE может передавать данные со средней скоростью 128 kbps,которая может возрастать до 192 kbps (Bc+Be). Кадры передаваемые над 128 kbpsпомечаются флагом DE. Кадры над 192 kbps будут сброшены при входе в сеть FR. ИНТЕГРАЦИЯ РЕЧИ
Какуже было отмечено, технология FR позволяет использовать для передачи чувствительногок задержкам трафика (речь и т. п.) механизм резервирования полосы канала, близкийк тому, который применяется при временном разделении каналов (подробно — см.предыдущие пункты), а для обычных данных — статистическое приоритетноемультиплексирование. Все это в совокупности с некоторыми другими механизмами(описанными в предыдущих пунктах) позволяет обеспечить постоянный темп передачиречевых пакетов.
Современноеоборудование FR, помимо компрессии речи (в 10-15 раз), обычно реализует рядспециальных алгоритмов ее обработки, которые позволяют в еще большей степенииспользовать особенности трансляции кадров.
Однимиз механизмов является подавление пауз. Как правило, телефонные собеседникиговорят по очереди. При разговоре по обычному телефону с ‘молчащей’ стороныпередается специальный шумовой сигнал. Кроме того, существуют паузы между словамии предложениями. По статистике во время телефонных переговоров более 60% полосыпропускания канала используется на передачу тишины. При автоматическомопределении отсутствия полезного сигнала всю полосу канала можно использоватьдля передачи данных. На приемной стороне в это время генерируется ‘розовый’шум, для того чтобы у пользователя не создавалось впечатления ‘мертвой’ линии.
Ещеодним интересным механизмом является ‘переменнаяскорость оцифровки’ XE «переменнаяскорость оцифровки». Определяется наименьшая(базовая) скорость оцифровки, которая обеспечивает минимально приемлемоекачество передачи речи, и формируется поток ‘базовых’ кадров, а при наличиисвободной полосы канала — ‘дополнительные’ пакеты, улучшающие качество речи.Такой алгоритм обработки телефонного трафика легко реализуется (подробнорассмотренными выше) средствами FR (использование флага DE в кадрах, передающих‘дополнительную’ информацию, что дает возможность сети сбросить эти кадры вслучае перегрузки).
Примерархитектуры сети FR с интеграцией речи и данных приведен на рисунке 6. Телефонныйтрафик передается непосредственно через уровни FR, обеспечивающие ему приоритетнуюпередачу без задержек, но не гарантирующие 100%-ной доставки до узла назначения(искаженные кадры сбрасываются).
Рисунок 8. Пример сетиFrame Relay с интеграцией речи
Дляпередачи данных, помимо механизмов FR магистральной сети, на абонентскойстороне задействованы дополнительные протоколы, в данном случае X.25. Ониобеспечивают за счет повторной передачи пакетов, в которых обнаружены ошибки,гарантированное доведение данных на уровне абонент-абонент, то естьосуществляют функции протокола транспортного уровня семиуровневой моделивзаимодействия открытых систем OSI (этот механизм рассмотрен в пункте ‘Механизмуправления потоками’).СРЕДСТВА ЗАЩИТЫ ОТ СБОЕВ
Осуществлениесоединения по глобальной сети связано с некоторой неопределенностью, т. к. выне владеете этой сетью и, таким образом, не имеете контроля над трактами. Вподобных ситуациях соединения по глобальной сети, должны быть чрезвычайноотказоустойчивы. FR отвечает этому требованию благодаря обеспечениюдинамической ремаршрутизации в случае отказа PVC.
Физическисети FR образуют ячеистую структуру коммутаторов (см. рис. 3 и рис. 4). Одно изпреимуществ такой ячеистой конфигурации состоит в том, что она обеспечивает определеннуюстепень отказоустойчивости. Если из-за выхода из строя какого либо узла PVCстановится недоступным, то соседний коммутатор перенаправит соединение по альтернативномуинформационному каналу. В результате характеристики передачи лишь несколькоухудшатся. Кроме того, благодаря такой ячеистой конфигурации коммутаторы могутнаправлять кадры в обход других коммутаторов, если те испытывают значительнуюперегрузку.
Длязащиты от сбоев на уровне узла операторы или администраторы FR предлагают двеопции: запасные и резервные PVC. В случае запасного соединения (standby PVC XE «standby PVC» ) PVC устанавливается иактивизируется в запасном узле; этот канал имеет существенно меньшую скоростьCIR, чем основное PVC. Если вдруг узел пострадает от землетрясения или пожара,то запасное PVC будет активизировано практически немедленно.
Вслучае резервного соединения (backup PVC) PVC устанавливается на запасной площадке,но не активизируется. Если функционирование основного узла невозможно, PVCбудет активизировано. Запасное PVC подходит для наиважнейших приложенийблагодаря тому, что его емкость может быть временно увеличена дляпредоставления более высокой пропускной способности; администратору сетидостаточно только программного вмешательства в конфигурацию сети и будетпредоставлена дополнительная пропускная способность до тех пор, пока основнойканал не будет восстановлен.
Описанныйподход FR к защите от сбоев более гибок и менее дорогостоящ, нежели у TDM. В случае TDM XE «TDM» вы должны будете иметь несколько запасныхвыделенных линий. Такая конфигурация и дорога и сложна. После аварийадминистратору придется переконфигурировать все оборудование, в том числе маршрутизаторыи CSU/DSU.НЕДОСТАТКИ ТЕХНОЛОГИИ
Основнойнедостаток технологии FR следует из того, что FR является протоколом канального(второго в модели OSI) уровня. FR ‘не различает’ протоколы вышележащих уровней.Из этого вытекает множество проблем. Например, даже если в сети используетсяодин протокол сетевого уровня, скажем IP, FR не ‘отличит’ трафик жизненноважного для работы предприятия приложения клиент-сервер от достаточновторостепенного трафика, идущего с сервера Web. Один из способов отделить этитрафики друг от друга — использовать для каждого из них свое виртуальноесоединение, что, впрочем потребует дополнительных расходов на второевиртуальное соединение.
Средипрочих проблем можно назвать операции IP-мультикастинга, отсутствие широковещательногомножественного доступа (Non-Broadcast Multiple Access — NBMA XE «NBMA» ) и др.ПОЛОЖЕНИЕСЕТЕЙ FRAME RELAY НА РЫНКЕПОЧЕМУ FRAME RELAY ?
Уавторов всех статей, публикуемых по тематике FR, факт того, что FR любим конечнымипользователями и, что традиционным операторам сетей и альтернативным поставщикамуслуг выгодно развертывать сети FR, не вызывает сомнений. В США переходпользователей от арендованных линий к FR связан с тем, что это позволяет имснизить общие сетевые расходы на 25-50%. Напомним, что FR —наиболее эффективнаятехнология (дешевая и простая в управлении) для передачи очень неравномерноготрафика ЛВС и организации межсетевого обмена. Дополнительным преимуществомявляется то, что частные и общедоступные сети FR позволяют бесплатно передаватьречевой трафик. С точки зрения операторов сетей связи, арендуемые линии,несмотря на свою высокую доходность, на самом деле не эффективны. Позволяя обслужитьбольшое число пользователей с помощью одной линии связи, технология FR даетвозможность операторам в полной мере использовать емкость своих сетей.Разделение полосы пропускания между множеством виртуальных соединений FR снижаетстоимость доступа к сети и уменьшает требуемую среднюю полосу пропускания.Большинство приложений загружают сеть очень неравномерно, поэтому разделяемоеиспользование высокоскоростного канала имеет значительные преимущества (попроизводительности) перед применением низкоскоростного выделенного канала.
Дляальтернативных поставщиков услуг связи технология FR имеет еще больше преимуществ.С ее помощью они могут предложить услуги передачи данных, которые практическиотсутствовали во многих странах. По мере завершения Форумом FR разработкистандартов, касающихся сигнализации, сжатия и маршрутизации речевого трафика,альтернативные поставщики услуг могут привлечь к себе часть речевого трафикатрадиционных операторов связи.СПОСОБЫ ПОСТРОЕНИЯ СЕТИ FRAME RELAY
УслугиFR предлагают все больше и больше телекоммуникационных компаний во всем мире.Как правило, они извлекают максимальную пользу из этой технологии путем интегрированнойпередачи по сети FR данных, трафика ЛВС, речи и факсов. При построении корпоративнойсети на базе технологии FR, как правило, рассматриваются три основных вариантаее организации.Частная сеть на базе выделенных линий. XE «Частная сеть на базевыделенных линий.»
Компанияарендует линии связи и приобретает необходимое оборудование (коммутаторы, маршрутизаторыили мультиплексоры). Построенная на их базе сеть является собственностью фирмыи находится под ее полным контролем.Виртуальная частная сеть. XE «Виртуальная частнаясеть.»
Фирмапокупает услуги сетей FR у телекоммуникационн