Предназначение этих соединений состоит в расширении области применения FR на другие типы приложений, такие как голос, видео и защищенные приложения Internet, помимо прочих. Однако в настоящее время SVC не получили широкого распространения, в силу сложности в реализации. Как следствие, PVC является наиболее распространенным режимом связи в сети FR.

ТОПОЛОГИЯ СЕТИ FRAMERELAY

Соединения FR функционируют на канальном уровне — второй уровень модели OSI (см. рис. 1), используя общую (public), частную (private) или гибридную (hybrid) среду передачи.

Рисунок 1. Пример «Frame Relay»-архитектуры

Сеть FR состоит из переключателей (switches) FR, объединенных цифровой средой передачи. Конечное оборудование, к примеру, маршрутизаторы, связываются через FR сеть в одном или нескольких направлениях. В стандартной терминологии, переключатели FR принадлежат к классу устройств DCE (Data Communications Equipment), а конечное оборудование пользователя — к классу DTE (Data Terminal Equipment).

DTE объединяются по спецификациям протокола FR UNI (FR User-to-Network Interface). Переключатель FR, представляющий UNI, читает адреса приходящих кадров и маршрутизирует в соответствующем направлении.

Физически сети FR образуют ячеистую структуру коммутаторов. Общая топология сети приведена на рисунке 2.

Протокол FR может интегрироваться c многими протоколами, такими как ATM, X.25, IP, SNA, IPX и.т.д. .

Рисунок 2. Топология сети Frame Relay

Примеры подобных архитектур будут приведены позже. Например, на рис. 1 можно наблюдать интеграцию протоколов FR и ATM (в силу своей эффективности, наиболее распространенный случай). В данном случае сеть ATM предоставляет виртуальный свободный от ошибок канал связи.

FR позволяет передавать кадры размером до 4096 байт, а этого достаточно для пакетов Ethernet и Token Ring, максимальная длина которых составляет 1500 и 4096 байт соответственно. Благодаря этому FR не предусматривает накладные расходы на сегментацию и сборку.

ФОРМАТ КАДРА FRAMERELAY

Для транспортировки по сети FR, данные сегментируются в кадры. Формат кадра FR приведен на рис. 3. Один или несколько однобайтовых флагов служат для разделения кадров.

Кадр имеет различную длину, а заголовок коммутируемого кадра содержит 10-битовый номер, идентификатор соединения канала данных (Data Link Connection Identifier — DLCI).

Рисунок 3. Формат кадра Frame Relay

Приведем назначение полей заголовка кадра FR:

n DLCI - идентификатор соединения;

n C/R - поле прикладного назначения, не используется протоколом FR и передается по сети прозрачно;

n EA - определяет 2-х, 3-х или 4-х байтовое поле адреса;

n FECN - информирует узел назначения о заторе;

n BECN - информирует узел-источник о заторе;

n DE - идентифицирует кадры, которые могут быть сброшены в случае затора.

Роль идентификатора соединения DLCI:

Каждое соединение PVC имеет 10-битовый идентификатор, включаемый в заголовок кадра FR, называемый DLCI. Это число присваивается порту узла FR. При установке PVC, соединению назначается один уникальный номер DLCI для порта-источника и другой для порта назначения (удаленного порта). DLCI присваиваются только конечным точкам PVC — сеть FR автоматически назначает DLCI внутренним узлам передачи.

Таким образом сфера действия DLCI ограничивается только локальным участком сети, что позволяет сети поддерживать большое число виртуальных каналов. Благодаря этому разные маршрутизаторы в сети могут повторно использовать тот же самый DLCI; это позволяет сети использовать большее число виртуальных каналов. Таблицы перекрестных соединений (Cross-Сonnect Tables), распространяемые между всеми коммутаторами FR в сети, устанавливают соответствие между входящими и исходящими DLCI.

Используя DLCI, DCE направляет данные от DTE через сеть в следующей последовательности:

n FR DTE инкапсулирует пришедший пакет или кадр в FR-кадр. DTE задает корректный DLCI-адрес, который берется из специальной таблицы рандеву (look-up table), в которой определено соответствие между локальным адресом пакета и соответствующим номером DLCI.

n DCE проверяет целостность кадра, используя контрольную последовательность FCS и в случае обнаружения ошибки сбрасывает кадр.

n DCE ищет номер DLCI в таблице перекрестных соединений (Cross-Connect Table) и, в случае если для указанного DLCI не определена связь кадр сбрасывается.

n DCE отправляет кадр к узлу назначения, через выталкивание кадра в порт, специфицированный в таблице перекрестных ссылок.

Эти шаги представляют интерес и будут рассмотрены подробнее в соответствующих разделах.

СКВОЗНАЯ КОММУТАЦИЯ

По сравнению со своим предшественником, X.25, FR имеет значительные преимущества в производительности. Во время разработки X.25 соединения в глобальных сетях создавались по большей части на основе менее надежной аналоговой технологии. Поэтому, чтобы пакеты прибывали к получателю без ошибок и по порядку, X.25 требует от каждого промежуточного узла между отправителем и получателем подтверждения целостности пакета и исправления любой обнаруженной ошибки. Связь с промежуточным хранением замедляет передачу пакетов, так как каждый узел проверяет FCS каждого поступающего пакета и только затем передает его дальше. Таким образом, в сети с каналами низкого качества возникают нерегламентированные непостоянные по величине задержки передаваемых данных. Поэтому невозможно передавать по сетям X.25 чувствительный к задержкам трафик (например оцифрованную речь) с удовлетворительным качеством.

С появлением высоконадежных цифровых каналов такая проверка стала излишней. Поэтому в FR, использование которого подразумевает наличие цифровой инфраструктуры, не включены функции поиска и коррекции ошибок. Коммутаторы FR используют технологию сквозной коммутации, при которой каждый пакет направляется на следующий транзитный узел сразу же по прочтении адресной информации, что исключает неравномерные задержки. Если случается какая-либо ошибка, коммутаторы FR отбраковывают кадры. Функция исправления ошибок возлагается на межконцевой протокол более высокого уровня (например TCP или SPX). При таком подходе накладные расходы по обработке в расчете на кадр снижаются, что значительно повышает пропускную способность и делает ее регламентируемой.

МЕХАНИЗМ УПРАВЛЕНИЯ ПОТОКАМИ.

Технология FR имеет специальный механизм управления потоками, позволяющий обеспечивать более гибкое мультиплексирование разнородного трафика.

Управление потоком — это процедура регулирования скорости, с которой маршрутизатор подает пакеты на коммутатор. Если принимающий коммутатор не в состоянии принять еще какие-либо пакеты (например, из-за перегрузки), то при помощи данного протокола можно потребовать приостановить отправку пакетов с маршрутизатора и, после разгрузки, продолжить ее. Этот процесс гарантирует, что принимающему коммутатору не надо отбраковывать кадры. FR не поддерживает этот протокол в полной мере; если у коммутатора FR не достаточно буферного пространства для приема поступающих кадров, то он отбраковывает кадры с установленным флагом DE — разрешение на отбраковку (см. рис. 3). Однако, маршрутизатор может инициализировать процедуру восстановления данных, что может привести к еще большему затору.