Ретрансляция кадров (Frame Relay – FR) – это технология передачи информации в сетях передачи данных с коммутацией пакетов. Первоначально разработка стандарта FR ориентировалась на цифровые сети интегрального обслуживания – ISDN для поддержки услуг передачи данных вместо технологии Х.25. Однако сегодня технология FR в основном используется как самостоятельная технология.
Появление технологии FR вызвано с одной стороны появлением высокоскоростных цифровых каналов, а с другой – повышением «интеллектуальности" оконечного оборудования. Цифровые каналы, использующие, как правило, оптоволоконные линии, кроме высокой скорости по сравнению с аналоговыми каналами обеспечивают на несколько порядков меньший коэффициент ошибок по битам. Это вместе с повышением возможностей оконечного оборудования позволило отказаться от многих сложных механизмов обеспечения достоверности при передаче информации, использующихся в сетях Х.25 и тем самым значительно упростить технологию FR. Это отражено и в названии технологии. Сети Х.25 работают на сетевом и канальном уровнях и оперируют с блоками информации, называемыми соответственно пакетами и кадрами, в то время как сети FR при передаче информации работают только на канальном уровне и оперируют только с кадрами. В отличие от сетей Х.25, которые гарантируют надежную доставку информации, в сетях FR эта задача возлагается на оконечное оборудование. Основная задача технологии FR – максимально быстрая передача информации так, что если кадр получен без искажений, он направляется далее по соответствующему маршруту. Искаженные кадры просто сбрасываются сетью без уведомления об этом источника. При возникновении проблем, связанных с перегрузкой сети FR, ее узлы также могут сбрасывать кадры.
Такой подход, наряду с высокими по сравнению с сетями Х.25 скоростями (в настоящее время в соответствии со стандартами FR может работать со скоростями до 155 Мбит/с, что соответствует уровню STM-1 технологии SDH), обеспечивает малое время задержки передачи информации через сеть и простой формат кадров, содержащих минимум управляющей информации. Можно сказать, что технология FR на сегодня является, пожалуй, является самой простой и эффективной с точки зрения накладных расходов технологией.
Надо отметить, что сегодня технология FR в основном используется для объединения локальных сетей, т.е. фактически для создания корпоративных сетей. При этом, как и в Х.25 используется техника организации постоянных виртуальных соединений (рис. 1.22). Но в отличие от Х.25 при заключении договора между клиентом и поставщиком услуг сети в нем помимо скорости физического подключения указывается еще ряд параметров:
- гарантированная скорость передачи данных (Committed Information Rate, CIR), при этом обеспечивается требуемое качество доставки;
- гарантированный объем передачи информации (Committed Burst Size, Bc = CIR*T), при обеспечении требуемого качества доставки;
- дополнительный объем передачи информации (Excess Burst Size, Be) - качество передачи данных может снижаться.
Другими словами можно говорить, что в технологии FR вводятся элементы соглашения о качестве обслуживания. Проверка выполнения указанного соглашения выполняется с использованием механизма, называемого “LeakyBucket” (рис. 1.22).
Рис. 1.22
Узел доступа к сети FR измеряет объем информации, поступающей от клиента. Если этот объем не превышает Bc = CIR*T, то кадры передаются без изменений. Если измеренный объем превышает Вс, но не более чем величину Be, то в передаваемых кадрах устанавливается в "1" специальный бит DE, что дает возможность сети удалять эти кадры при возникновении перегрузок (абонент также имеет право решать, какие кадры для него менее важны). Наконец, если измеренный объем превышает Вс + Ве, то поступающие кадры не принимаются сетью вне зависимости от каких-либо условий. Клиент может воспользоваться соглашением и для того, чтобы уменьшить свои затраты следующим способом. Стоимость услуг при передаче кадров с битом DE, установленным в "1" значительные ниже. При наличии в сети значительного запаса пропускной способности клиент может определить CIR равной "0". В этом случае во всех передаваемых кадрах бит DE будет установлен в "1", но при наличии запаса пропускной способности это практически не скажется на качестве передачи. Понимая это, большинство операторов устанавливают минимальное значение CIR.
Первоначально технология FR разрабатывалась только для передачи данных. Соответственно, все реализующие этот метод механизмы и качество обслуживания (QoS) определялись только для трафика данных, т.е. трафика не чувствительного к задержкам.
С повышением скоростей передачи и интеллектуальных возможностей используемого оборудования в технологии FR, как и в других технологиях передачи данных, введена возможность передачи трафика реального времени и, прежде всего, речи. Для повышения эффективности передачи речи используются сжатие (компрессия) речи и подавление пауз, благодаря чему минимизируется объем трафика, передаваемого по сети. Уменьшение задержек передачи, что очень важно для трафика реального времени, достигается за счет приоритезации речевого трафика ииспользования достаточно больших скоростей передачи на магистральных линиях связи. Для уменьшения задержек на низкоскоростных каналах применяется уменьшение максимального размера кадров неречевого трафика (фрагментация). Это позволяет избежать задержек, связанных с нахождением в очереди на передачу очень длинных кадров. с целью уменьшения задержки. Для передачи речи по сетям FR разработаны соответствующие стандарты, в частности стандарты форума FrameRelay (FrameRelayForum – FRF): “DataCompression – FRF.9”, “VoiceOverFrameRelay - FRF.11”, “FrameRelayFragmentation – FRF.12” и некоторые другие. Следует отметить, что эффективность передачи голоса с использованием FR выше, чем с использованием технологии TCP/IP. В настоящее время выпускается оборудование VFRAD (Voice Frame Relay Access Device), которое обеспечивает эффективное мультиплексирование голосового трафика и трафика данных при передаче по сети FR.
Как уже говорилось выше, технология FR первоначально разрабатывалась как служба передачи данных в сетях ISDN, т.е. сети, предоставляющей, прежде всего, услуги по требованию (коммутируемый сервис). С этой целью для FR разработаны стандарты для поддержки коммутируемых виртуальных соединений – SVC. Эти стандарты основаны на стандартах для установления соединений с коммутацией каналов, применяемых в ISDN. Для адресации может использоваться план нумерации E.164, используемый в ISDN или, используемый в сетях Х.25, план нумерации Х.121. Однако на практике данный сервис большинством операторов не поддерживается.
Следует еще раз особо подчеркнуть, что технология FR эффективно работает только на каналах с низким коэффициентом ошибок. Тем не менее, если технология FR используется на выделенных каналах, то в этом случае это требование не является обязательным. На рис. 1.23 показан пример соединения центрального офиса с филиалами посредством выделенных каналов с использованием FR для эффективного мультиплексирования разнородного трафика (речь + данные).
Рис. 1.23
В целом можно сказать, что технология FR является недорогой и высокоэффективной технологией и во многих случаях может являться хорошей альтернативой (по критерию цена/качество) выделенным каналам.