44 Trang 5 5FPSFrame RelayCell RelaySVCSVCPVCB-ISDNSMDSPVCBáo cáo về Frame RelayLời nói đầuNgày nay, nhu cầu truyền thông đa phơng tiện tích hợp dữ liệu, văn bản, âm thanh,hình ảnh ngày
Các chuẩn cho Frame Relay
ChuÈn ITU-T/CCITT
Theo ITU-T, các khuyến nghị nên có tiền tố là chữ cái, trong đó các khuyến nghị có tiền tố "nh" cung cấp mô hình cho các dịch vụ giao thức thao tác, trong khi các khuyến nghị có tiền tố "Q" đưa ra các chỉ định cụ thể cho từng thao tác như báo hiệu, giao vận và ứng dụng.
FR được xác định là giao diện giữa người dùng và dịch vụ mạng Relaying của HDLC, lần đầu tiên được quy định bởi khuyến nghị I122 Khuyến nghị này đã trở thành tiêu chuẩn phổ biến, được áp dụng cho nhiều dịch vụ, bao gồm cả ISDN.
Chuẩn ISDN đóng vai trò quan trọng trong việc thiết lập các hoạt động của giao thức Frame Relay (FR) Tất cả các mạng FR đều tuân theo giao thức ISDN ở tầng thứ 2, cụ thể là giao thức LAP-D, sử dụng kênh D để truyền tín hiệu điều khiển và kênh B hoặc cả kênh D để truyền thông tin, tùy thuộc vào loại 1 hoặc loại 2 Theo khuyến nghị I122, có hai loại FR chính: loại 1 là FR riêng và loại 2 là FR công cộng.
ChuÈn ANSI
Nhiều chuẩn của ANSI được sử dụng để bổ sung cho ITU-T, cung cấp các chuẩn giao diện cho phép truy cập DS0, DS1 Chúng cũng quy định các tiêu chuẩn cơ bản cho giao diện người dùng – mạng (UNI) và giao diện mạng-mạng (NNI).
1.3 Chuẩn mở rộng LMI và các giải pháp độc quyền
Trước khi ITU-T và ANSI công bố các tiêu chuẩn của mình, bốn nhà sản xuất gồm Stratacom, Digital Equipment Corporation, Cisco Systems và Northern Telecom đã giới thiệu dòng sản phẩm FR Để đáp ứng nhu cầu doanh thu, họ nhanh chóng thiết lập một quy ước kỹ thuật chung gọi là mở rộng LMI Kỹ thuật này, mặc dù mang tính độc quyền, vẫn có khả năng bổ sung các tiêu chuẩn của ANSI và ITU-T Từ nền tảng đó, họ dần dần phát triển một chuẩn phổ biến để kết nối các thiết bị DTE qua giao diện FR.
1.4 Các chuẩn mở rộng LMI
Chuẩn mở rộng LMI có các tính năng sau:
- Nhắc nhở ngời dùng về tình trạng của PVC
- Nhắc nhở ngời dùng về việc thêm, xoá, sửa các PVC
- Nhắc nhở ngời dùng về trạng thái của các liên kết vật lý hay logic
- Kích thớc Frame tối đa là 8196 octet
- Các mở rộng thông thờng
- Thiết lập các bit FECN/BECN và bit báo tắc nghẽn DE
Báo cáo về Frame Relay
1.5 Các lựa chọn mở rộng
Có 4 lựa chọn mở rộng, gồm:
- Quy ớc đánh địa chỉ chung
- Cập nhật không đồng bộ
Khả năng multicast cho phép các thiết bị kết nối trong một mạng LAN hoạt động với một địa chỉ duy nhất, trong đó thông tin gửi đến một router trong nhóm multicast được truyền dưới dạng broadcast.
Kiểm soát luồng là phương pháp thông báo tình trạng tắc nghẽn trên mạng, giúp người dùng nhận biết và xử lý kịp thời Kiểu kiểm soát này tương tự như XON, XOFF, nhưng chỉ áp dụng cho dòng dữ liệu một chiều.
Quy ước đánh địa chỉ chung sử dụng phương pháp port by port, trong đó mỗi cổng hoặc thiết bị cuối sẽ được gán một DLCI riêng biệt Điều này cho phép người dùng tại một địa điểm có thể giao tiếp và sử dụng cùng một DLCI, tạo ra sự đồng nhất trong việc quản lý địa chỉ.
Cập nhật không đồng bộ: cho phép nhắc nhở ngời dùng về thay đổi trạng thái của kênh DLCI.
Các chuẩn mở rộng LMI
Chuẩn mở rộng LMI có các tính năng sau:
- Nhắc nhở ngời dùng về tình trạng của PVC
- Nhắc nhở ngời dùng về việc thêm, xoá, sửa các PVC
- Nhắc nhở ngời dùng về trạng thái của các liên kết vật lý hay logic
- Kích thớc Frame tối đa là 8196 octet
- Các mở rộng thông thờng
- Thiết lập các bit FECN/BECN và bit báo tắc nghẽn DE
Báo cáo về Frame Relay
Các lựa chọn mở rộng
Có 4 lựa chọn mở rộng, gồm:
- Quy ớc đánh địa chỉ chung
- Cập nhật không đồng bộ
Khả năng multicast cho phép các thiết bị kết nối qua mạng LAN sử dụng một địa chỉ duy nhất, đồng nghĩa với việc thông tin gửi đến một router trong nhóm multicast sẽ được phát sóng.
Kiểm soát luồng là phương pháp thông báo tình trạng tắc nghẽn trên mạng, giúp người dùng nhận biết Hệ thống này tương tự như XON và XOFF, nhưng chỉ áp dụng cho dòng dữ liệu một chiều.
Quy ước đánh địa chỉ chung sử dụng phương pháp port by port, trong đó mỗi cổng hoặc thiết bị cuối được gán một DLCI riêng Phương pháp này cho phép người dùng tại cùng một địa điểm giao tiếp bằng cách sử dụng cùng một DLCI.
Cập nhật không đồng bộ: cho phép nhắc nhở ngời dùng về thay đổi trạng thái của kênh DLCI.
Báo cáo về Frame Relay
Các thông số và kích thớc FR
Phơng pháp tính CIR và EIR
CIR là chỉ số đo lường chất lượng dịch vụ, cung cấp tốc độ đảm bảo thông qua thống kê lưu lượng trên đường truyền/nhận của một PVC CIR được định nghĩa là lưu lượng tối thiểu có thể đạt được trong mọi điều kiện của mạng.
CIR là số lợng các bit tính theo kích thớc burst liên kết (Bc) có thể đến đợc đích trong một khoảng thời gian trung bình.
Nếu số lượng các bit đến đích trong khoảng thời gian T vượt quá Bc nhưng không vượt quá giới hạn (Bc+Be), thì các frame tiếp theo sẽ bị đánh dấu là DE.
EIR đợc tính theo công thức:
Các bit đến đợc đích trong khoảng thời gian T vợt qua giới hạn (Bc+Be) sẽ bị loại bỏ bởi nút FR truy nhập.
Kích thớc của CIR
Tốc độ CIR trong mạng FR công cộng đợc chọn cho mỗi PVC dựa trên khả năng tải cho phép lớn nhất và nhỏ nhất
Phạm vi thực tế của mạng phụ thuộc vào cách mạng FR được tải và thiết kế Trong kiến trúc vòng lặp mở, các frame vượt quá CIR sẽ bị đánh dấu là DE.
Với kiến trúc vòng lặp đóng, việc chuyển mạch sẽ không cho phép các frame vượt quá CIR, trừ khi giá trị băng thông end-to-end của mạng cho phép truyền frame.
Tốc độ CIR thường được xác định dựa trên các phương thức truyền dữ liệu, giao thức sử dụng và thời gian cần thiết để truyền thông tin từ nguồn đến đích.
Hình dưới minh họa hai PVC tốc độ 32Kbps được cung cấp qua một router đơn và mạch truy nhập vật lý 56 Kbps Một PVC nối giữa user A và user C, trong khi PVC khác nối giữa user B và user D User A và B cần gửi một file kích thước 200.000 bytes trong thời gian quy định là 1 phút; thời gian sẽ giảm xuống còn khoảng 25 giây nếu user A truyền với tốc độ lớn hơn CIR, đạt 62Kbps Tuy nhiên, khi cả user A và user B đồng thời gửi hai file kích thước 200.000 bytes, các PVC của họ sẽ phải chia sẻ băng thông của mạch truy nhập.
FR làm đôi và tốc độ Cỉ của mỗi PVC là 32 Kbps và cả 2 file đợc truyền tới đích với thời gian tèi thiÓu 50s.
Frame Relay CIR Sizing Example
Báo cáo về Frame Relay chỉ ra rằng kích thước tối ưu cho CIR là yếu tố quan trọng để đạt được thông lượng tối thiểu chấp nhận được trong điều kiện tắc nghẽn, đảm bảo khả năng hoạt động hiệu quả của hệ thống.
Kích thớc cổng truy nhập FR
Cổng truy nhập Frame Relay (FR) cung cấp nhiều tốc độ khác nhau, từ 56Kbps đến 56/64 Kbps trở lên, bao gồm các tốc độ DS1 và DS3 Tốc độ CIR (Committed Information Rate) của PVC khi vào hoặc ra khỏi cổng FR được tính riêng biệt và sẽ phối hợp với tốc độ CIR trong các hướng, đảm bảo rằng không có CIR nào vượt quá tốc độ cổng ở mọi hướng.
FR Port Speed Sizing Example
Frame Relay Asymmetrical PVC Example
Báo cáo về Frame Relay
Trong hình ảnh, có bốn vị trí từ xa được kết nối với trụ sở chính (HQ) thông qua các PVC với tốc độ 32 Kbps mỗi cái Mỗi vị trí này được trang bị cổng truy cập Frame Relay (FR) với băng thông 64 Kbps.
Hầu hết các mạng không có mô hình truyền dữ liệu chính xác, và chỉ một số mức thuê bao của cổng đến HQ của FR có thể thực hiện được Trung bình, mức sử dụng của các dòng riêng lẻ chỉ đạt 10% - 20% Nếu có 5 dòng như vậy trên FR access đơn, tổng tốc độ CIR có thể đạt 500%, vượt mức đăng ký của các tốc độ cổng dòng riêng lẻ.
Các PVC theo một hớng duy nhất, không đối xứng, đơn hình
Tốc độ CIR được gán theo một hướng duy nhất, với mỗi PVC được gán 2 CIR: một cho truyền và một cho nhận Điều này tạo ra các CIR theo một hướng duy nhất, không đối xứng và đơn hình.
Trong hình trên, A và B thực hiện trao đổi dữ liệu qua mạch ghép nối 56Kbps của A đến mạng FR B sử dụng mạch truy cập T1, với hầu hết các yêu cầu từ A đến B và các file gửi từ B đến A PVC giữa A và B có CIR 4 Kbps theo hướng từ A đến B và 32 Kbps theo hướng ngược lại.
56kbps Frame Make “DE” FR Switch Port 56kbps
Figure 11.5 Frame Relay Busting Example
Báo cáo về Frame Relay
Bursting over CIR
Theo thống kê, một trong những ưu điểm của FR là khả năng điều khiển tải thông cao thông qua các PVC phức tạp, mang lại lợi ích đa thành phần Khả năng này có thể được thực hiện ở mọi thời điểm và tại mọi PVC Do kích thước file thường lớn hơn khả năng truyền qua mạch truy cập vật lý trong 1 giây, nên việc truyền thường mất từ 2 giây trở lên Trong nhiều trường hợp, thông lượng truyền dữ liệu có thể vượt quá giá trị CIR được gán, dẫn đến việc yêu cầu bursting.
Trong hình trên, một PVC đơn với tốc độ CIR 2 hớng 32 Kbps đợc cung cấp qua mạch truy nhập 56Kbps.
Bit DE (Discard Eligible)
Có nhiều cách để giới hạn băng thông cho người dùng tại bất kỳ thời điểm nào, đặc biệt trong tình huống tắc nghẽn khi nhiều người dùng cùng yêu cầu băng thông cao hoặc thấp Một phương pháp hiệu quả để quản lý băng thông là ưu tiên lựa chọn người dùng theo thứ tự ưu tiên.
Báo cáo về Frame Relay chỉ ra rằng các frame của người dùng với bit DE = 1 sẽ bị loại bỏ trước, trong khi các user có ưu tiên cao hơn sẽ được gán DE = 0.
Bit DE đợc thiết lập tuỳ ý hoặc thông qua mạng Nếu nút mạng bị tắc nghẽn, nó sẽ loại bỏ các frame có DE = 1.
Oversubscription
Có hai phơng pháp để thiết lập CIR
- Phơng pháp thứ nhất là regular booking, tổng các CIR không vợt quá tốc độ truy nhËp
- Phơng pháp thứ hai là over booking, tổng các CIR vợt quá tốc độ dòng truy nhập.
Trong việc đặt chỗ thông thường, các CIR được bổ sung vào các router chính, với kết quả có thể dự đoán được Điều này xảy ra khi PVC bị giới hạn trên các CIR của PVC trong suốt quá trình tắc nghẽn.
Trong trường hợp over booking, việc thực thi trên trục chính trở thành thống kê, mặc dù mỗi PVC có thể được cung cấp với tốc độ CIR cao hơn trong regular booking Tuy nhiên, tổng các CIR của PVC có thể vượt quá tốc độ dòng truy cập, dẫn đến tình trạng quá tải Do đó, OS được định nghĩa là khả năng đăng ký các CIR vượt mức qua cổng truy cập vật lý đơn.
PVC reroute capability
Trong mạng Frame Relay (FR), nếu đường truyền vật lý có PVC bị hỏng, các chuyển mạch FR tại hai đầu của đường truyền có thể gửi PVC qua một chuyển mạch thay thế khác đến đích Sự gián đoạn này chỉ diễn ra trong vài mili giây Tính năng này chỉ có trong cơ cấu chuyển mạch FR, không có trong giao diện UNI.
Báo cáo về Frame Relay
Việc kiểm soát tắc nghẽn và lu thông của Frame Relay
Định nghĩa sự tắc nghẽn trên mạng FR
Sự gia tăng lưu lượng dữ liệu truyền trên mạng dẫn đến tình trạng đụng độ và tắc nghẽn khi lượng dữ liệu vượt quá khả năng băng thông của các nút mạng Các thiết bị phần cứng thường có bộ đệm dữ liệu, nhưng khi dữ liệu gửi đến vượt quá dung lượng này, tắc nghẽn sẽ xảy ra Trong mạng FR, khi có đụng độ, hệ thống sẽ chọn các frame để xóa, ưu tiên xóa các frame có bit DE trong header = 1 Nếu vẫn còn tắc nghẽn sau khi xóa hết các frame DE = 1, hệ thống sẽ tiếp tục xóa các frame có DE = 0.
Khi xảy ra sự cố mạng, các chương trình điều khiển cần lựa chọn các Frame để xóa Để hỗ trợ việc xác định và khắc phục lỗi tại các điểm cuối, các thiết bị truy cập mạng và người dùng cần sử dụng các giao thức thông minh lớp cao hơn Điều này giúp sửa lỗi hoặc truyền lại các Frame bị mất một cách hiệu quả.
Có hai hình thức kiểm soát tắc nghẽn được áp dụng trong việc quản lý truyền tải các frame trong mạng FR: thông báo tắc nghẽn ngầm định và thông báo tắc nghẽn hiện.
Thông báo tắc ngầm định hỗ trợ việc sử dụng các giao thức tầng 4 như DoD TCP và SNA của ABM trong thiết bị mạng và thiết bị người dùng Các giao thức này hoạt động tương tự như việc truyền và nhận cửa sổ trong chuyển mạch gói X25, nhưng thay thế việc quản lý truyền các gói ở các nút kề nhau bằng các Frame TCP tự động điều chỉnh kích cỡ cửa sổ và giảm số gói tin được truyền khi có hiện tượng trì hoãn mạng hoặc mất Frame.
Nó cho phép người dùng cuối và các thiết bị truy cập mạng thích nghi với tình trạng tắc nghẽn, giúp tránh việc xóa các Frame và giảm thiểu việc truyền lại Tuy nhiên, người sử dụng cần phải tương tác để quản lý và kiểm soát tình trạng tắc nghẽn hiệu quả.
Dòng điều khiển sẽ được điều chỉnh bởi TCP dựa trên thông tin tắc nghẽn từ mạng FR, trong khi các thông báo RNR từ FRAD được gửi đến thiết bị SNA trong quá trình tắc nghẽn Việc sử dụng ưu thế băng thông của mạch ảo PVC trong CPE giúp giảm bớt gánh nặng trên các giao thức Một số CPE có khả năng ưu tiên các PVC trong mạch chuyển mạng, cho phép một số PVC giảm thiểu ảnh hưởng do tắc nghẽn, trong khi các PVC khác vẫn phải chịu tác động lớn.
- Thông báo tắc nghẽn hiện: thông báo dạng này đợc thể hiện thông qua FECN, BECN, CLLM.
Chuẩn ANSI định nghĩa rất rõ ràng việc kiểm soát tắc nghẽn thông qua FECN/BECN /CLLM.
FECN và BECN
Thông báo tắc nghẽn đợc cung cấp trong trờng địa chỉ của FR thông qua 2 bit FN và
BN Bit FN đợc đặt =1 ở các nút mạng khi chúng bị tắc nghẽn, và nó báo cho giao thức kiểm
F Addr Field control User’s data FCS F
DLCLmsb CR DLCLlsb FN BN DE (0)DLCLmsb D/C EA/0 DLCLlsb D/C EA/1
Báo cáo về Frame Relay cho thấy tình trạng tắc nghẽn ở phía nhận Trong khi đó, bít BN được thiết lập trong các Frame theo hướng truyền, nhằm thông báo cho giao thức kiểm soát luồng phía phát về tình trạng tắc nghẽn này.
Sự gia tăng tần suất các bit BN và FN là dấu hiệu cho thấy tình trạng tắc nghẽn mạng đang gia tăng Hiện nay, kỹ thuật này chưa được áp dụng nhiều tại các điểm cuối và hệ thống liên phương tiện, vì thời gian để các bit FN và BN đến điểm kiểm soát cuối có thể khiến trạng thái tắc nghẽn không còn tồn tại tại nút gửi thông báo Điều quan trọng là khi thông báo FN và BN được gửi tới bộ định tuyến CPE, nơi không phải là nguồn chính của việc kiểm soát lỗi Thời gian gần đây, chưa có kỹ thuật nào hỗ trợ cho việc bộ định tuyến CPE truyền thông báo EN và BN tới TCP hoặc ứng dụng nào có khả năng cung cấp kiểm soát lỗi.
Quản lý các lớp đợc liên kết (CLLM)
Dạng thứ hai của quản lý tắc nghẽn theo định nghĩa của ANSI là chức năng quản lý các lớp liên kết kết hợp, được gọi là CLLM CLLM lưu trữ địa chỉ DLCI trên giao diện FR để kiểm soát luồng truyền thông, thông báo cho người dùng khi có tắc nghẽn, ngay cả khi không có Frame nào được truyền Thông báo CLLM cung cấp thông tin về tình trạng tắc nghẽn mà không có chuẩn nào quy định cho các Frame trống CLLM có thể bao gồm danh sách các DLCI liên kết với các kết nối chứa Frame bị tắc nghẽn, và nhiều thông báo CLLM có thể được truyền trong mạng với nhiều DLCI yêu cầu thông báo tắc.
Chú ý rằng : cả ANSI và LMI đều sử dụng DLCI 1023 để thông báo tắc nhng chúng không thể dùng đồng thời mà chỉ mang tính chất hỗ trợ nhau.
Báo cáo về Frame Relay
Dịch vụ trên mạng FR công cộng
Các dạng dịch vụ của FR
Dịch vụ dữ liệu công cộng Frame Relay (FR) cho phép tốc độ truy cập lên tới 1.544 Mbps từ các thiết bị như router, bridge hoặc các thiết bị truy cập FR trong mạng công cộng Tốc độ đường trục của mạng dao động từ 50 kbps đến 45 Mbps.
FR được thiết kế như một giao thức mạng riêng, cung cấp các khả năng bảo mật mạng cơ bản Trong đó, dữ liệu gốc và dữ liệu đầu cuối được giới hạn kết nối qua các mạch ảo của đường truy cập.
Dịch vụ FR công cộng bao gồm các vấn đề quan trọng như tỉ lệ đường truyền CIR, DE, quản lý mạng khách, báo cáo thực hiện, và quản lý thông tin cùng cấu hình Tất cả các vấn đề này đều được đề xuất bởi các nhà cung cấp dịch vụ.
Public versua Private
Hiện nay, người sử dụng đã nhận thức FR như một kỹ thuật truyền trong vùng chọn lựa Tuy nhiên, họ sẽ chọn sử dụng FR riêng hay chấp nhận dịch vụ FR công cộng? Quyết định này dựa trên các yếu tố như hiệu năng, quản lý thao tác mạng, dịch vụ luân phiên và các sản phẩm đi kèm Một số công ty vẫn duy trì mạng riêng để đảm bảo tính linh hoạt và hiệu quả trong hoạt động.
Báo cáo về Frame Relay cho thấy rằng việc truyền dữ liệu tiếng đang được thực hiện nhằm che giấu quá trình truyền tải tới các Frame công cộng và dịch vụ Cell Relay Nhiều tổ chức vẫn sử dụng mạng riêng nhưng đang chuyển dần sang Frame Relay và các dịch vụ dựa trên kỹ thuật Cell Relay một cách chậm chạp.
Dịch vụ FR cung cấp sự hợp nhất cho phép kết nối các đường riêng thông qua các mạch ảo PVC, kết nối với mạng FR Người dùng chỉ cần có một mạch truy cập đơn để kết nối với mạng công cộng.
Mạng FR riêng đợc thiết kế dựa trên 3 kiểu kỹ thuật sau:
- Dồn kênh DS1?DS3 dùng kỹ thuật FR chuyển mạch gói nhanh và các card giao diện.
- Cầu, router dùng các liên kết mặc định cho mạng FR
- Chuyển mạch gói nhanh DS3./DS1
Việc lựa chọn kỹ thuật phát triển mạng FR phụ thuộc chủ yếu vào thiết bị mà khách hàng đã có sẵn Các nhà quản lý thiết kế và kỹ sư thường xem xét kỹ lưỡng các yếu tố trước khi đưa ra quyết định về kỹ thuật phù hợp.
4.3 Các tham chiếu dịch vụ FR công cộng.
Có 3 nhóm chính cung cấp các dịch vụ FR công cộng là ICX, RBOC& LEC, và các nhà cung cấp truy nhập mạng Vào những năm 1996 các nhà cung cấp thờng tạo ra các dịnh vụ cộng thêm để thêm vàoquá trình giao vận nh : các dịch vụ tiếng, các lợc đồ giá linh hoạt, tốc độ truy nhập linh hoạt và cao hơn.
Với IXC có thêm các dịch vụ nh:
- Truy nhập mạng công cộng khắp nơi
- Vốn đầu t yêu cầu qua net
- Chuyển mạch đờng trục và các kiến trúc phân phối.
- Mở rộng băng tần IXC
- Linh động việc định vị truy nhập và tốc độ truy nhập.
- Kết hợp FR với các dịch vụ chuyển mạch khác.
Lợi nhuận từ các mạng công cộng vượt xa so với các mạng riêng, nhờ vào việc phần lớn dịch vụ của FR được xây dựng trên các tiêu chuẩn ANSI và LMI, mở rộng nhiều khả năng mới.
- Tốc độ truy nhập ở các mức DS0,DS1,E
- PVC,CIR có tốc độ + 4kbps
- Tốc độ truy nhập tơng tự tăng.
- Có thêm điều khiển truy nhập frame trống trong tắc nghẽn DLCI 1023
- Có hỗ trợ các bit FN, BN,DE cho kiểm soát lỗi hiện
Báo cáo về Frame Relay
- Đánh địa chỉ địa phơng và toàn cục
- Trễ giữa các nút < 250ms
- Mở rộng hơn các tuỳ chọn đánh địa chỉ
- Tỉ lệ lỗi thấp và các thích ứng cao
Ngày nay các nhà cung cấp dịch vụ net thờng dùng cả hai kỹ thuật FR và ATM
4.4 Mạch ảo chuyển mạch SVC
Cả ANSI và TTU-T đã phát triển các tiêu chuẩn cho SVC, định nghĩa một giao diện tín hiệu nhằm xây dựng mạch ảo chuyển mạch Các dịch vụ SVC mang đến cho người dùng nhiều cơ hội tuyệt vời.
- Kết nối ngắn, dung lợng