Dịch vụ dữ liệu Frame Relay

Dịch vụ dữ liệu Frame Relay

Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 Giới thiệu đề tài Đề tài: Các dịch vụ dữ liệu trong thiết kế mạng: - X25 - Frame Relay - SMDS - ATM - SONET Tìm hiểu, trình bày và báo cáo về dịch vụ dữ liệu Frame Relay. 1 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 Mục lục Lời cảm ơn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 Mục lục . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 Lời nói đầu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 Giới thiệu đề tài. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 1. Các chuẩn cho Frame Relay . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1.1. Chuẩn ITU-T/CCITT. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1.2. Chuẩn ANSI. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1.3. Mở rộng LMI và các giải pháp độc quyền . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1.4. Các chuẩn mở rộng LMI. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1.5. Các lựa chọn mở rộng. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 2. Các thông số và kích thớc FR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 2.1. Phơng pháp tính CIR và EIR. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 2.2. Kích thớc của CIR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 2.3. Kích thớc cổng truy nhập FR. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 2.4. Các PVC theo một hớng duy nhất, không đối xứng, đơn hình . . . . . . . . 13 2.5. Bursting over CIR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 2.6. Bit DE (Discard Eligible). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 2.7. Oversubscription . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 2.8. PVC reroute capability. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 3. Việc kiểm soát tắc nghẽn và lu thông của Frame Relay . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 3.1. Định nghĩa sự tắc nghẽn trên mạng FR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 3.2. FECN và BECN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 2 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 3.3. Quản lý các lớp đợc liên kết (CLLM). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 4. Dịch vụ trên mạng FR công cộng. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 4.1. Các dạng dịch vụ của FR. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 4.2. Public versua Private . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 4.3. Các tham chiếu dịch vụ công cộng FR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 4.4. Mạch ảo chuyển mạch SVC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 4.5. Giao diện giữa các mạng (NNI). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 5. Các kiến trúc mạng FR công cộng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 5.1. Kiến trúc vòng mở . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 5.2. Kiến trúc vòng đóng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 5.3. FR trên một backbone chuyển mạch ô . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 5.4. Các vùng đệm vào/ra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 6. Các vấn đề thiết kế truy cập . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 6.1. Các thiết bị truy cập mạng. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 6.2. Thiết bị truy cập mạng FR (FRAD) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 6.3. Dial Access và Dial BackUp. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 7. Các vấn đề về thiết kế hiệu năng. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 7.1. Các Frame bị mất và tỉ lệ lỗi truyền . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 7.2. Trễ truyền . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 7.3. Trễ transmission transit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 7.4. Trễ gói, trễ nối tiếp và trễ hàng đợi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 7.5. Overhead và Throughput. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 7.6. Định kích thớc cửa sổ và ảnh hởng của chúng . . . . . . . . . . . . . . . 36 7.7. Buffering và thoughput trong qúa trình tắc nghẽn . . . . . . . . . . . . . . 36 8. Giá cả và tốc độ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 3 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 8.1. Các yếu tố trong việc định giá FR. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 8.2. Đặt ra các mức giá hay không? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 8.3. Định giá dựa vào mức sử dụng, một sự lựa chọn đúng đắn?. . . . . . . . . 39 8.4. Hớng dẫn định giá. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 8.5. Zero CIR. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 8.6. Xây dựng hay là mua . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 Kết luận. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 Nhóm sinh viên thực hiện. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 Tài liệu tham khảo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 4 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 Lời nói đầu Ngày nay, nhu cầu truyền thông đa phơng tiện (tích hợp dữ liệu, văn bản, âm thanh, hình ảnh) ngày càng đòi hỏi các công nhệ truyền dẫn cao. Các mạng chuyển mạch gói X25 với thông lợng tối đa là 64Kbps nh hiện nay, rõ ràng là không đáp ứng đợc nhu cầu nói trên. Trong khi chờ cải thiện hiệu năng của X25, ngời ta tập trung vào việc tìm kiếm các công nghệ mới theo hớng tăng vận tốc chuyển mạch tại các nút mạng. Các công nghệ loại này đợc đặt chung tên gọi là FPS (fast packet switching) đợc xác định trên 2 kỹ thuật cơ bản là Frame relay và Cell relay(ATM). ATM: asynchonous transfer Mode PVC : Permanent Virtual Circuit SVC : Switched Virtual Circuit Điểm khác biệt đầu tiên giữa ATM và Frame relay là: - Trong khi Frame relay dùng các đơn vị dữ liệu có kích thớc thay đổi (frame) thì Cell relay lại dùng các đơn vị dữ liệu có kích thớc cố định. - Kỹ thuật Frame relay có thông lợng > 2Mb/s - Kỹ thuật Cell relay dựa trên phơng thức truyền không đồng bộ ATM có thông lợng > hàng trăm Mb/s Cả hai kỹ thuật này đều có thể cài đặt cho SVC và PVC. 5 FPS Frame Relay Cell Relay SV C SV C PV C B- ISDN SMDSPV C Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 Kỹ thuật Frame Relay Trong X25 chức năng dồn kênh đối với các liên kết logic chỉ đảm nhận việc kiểm soát lỗi cho các Frame gửi đi qua giao diện DTE và DCE cục bộ. Do đó làm tăng độ phức tạp trong việc phối hợp thủ tục gữa 2 tầng kề nhau, dẫn tới thông lợng bị hạn chế do tổng chi phí cho xử lý gói tin lớn. Trái lại với kỹ thuật Frame Relay chức năng dồn kênh và chọn đờng đợc thực hiện ở tầng 2 và việc chọn đờng cho các Frame rất đơn giản, vì thế thông lợng tăng lên rất nhiều so với chuyển mạch gói. Khuôn dạng tổng quát của Frame dùng trong kỹ thuật Frame Relay. 8 16 variable 16 8 DLCI : Datalink Connection Identifier CF : Congestion Forward (FECN) CB : Congestion Backward (BECN) DE : Discard Eligibility Trong vùng Header có chứa các tham số sau: - DLIC : Để định danh các liên kết dữ liệu đợc thiết lập ( mỗi khi một liên kết dữ liệu đợc thiết lập nó đợc gán một DLCI và giá trị này luôn đợc khai báo trong tất cả các Frame dữ liệu và Frame điều khiển liên kết đó) và nó chỉ mang ý nghĩa cục bộ đợc dùng để chọn đờng. - Tại mỗi nút khi nhận đợc một Frame dữ liệu, chơng trình điều khiển (Frame Hander) đợc cài sẽ đọc DLCI trong Header và kết hợp với số liệu đơng truyền vào để xác định đờng truyền ra và DLCI ra tơng ứng. Giá trị DLCI mới này sẽ đợc ghi vào phần header của Frame sẽ đợc đa vào hàng đợi để gửi tiếp đi trên đờng đã chọn. - Do nhiều liên kết dữ liệu logíc có thể đồng thời cùng nhau phân chia một đờng truyền vật lý, mặt khác các Frame cùng liên quan đến một liên kết dữ liệu nào đó lại có thể đợc tạo ra ở các thời điểm ngẫu nhiên. Do đó dẫn đến gây ra tắc nghẽn đờng truyền. Khi đó các bit CB, CF, DE trong phần Header đợc dùng để kiểm soát hiện tợng tắc nghẽn. 6 Flag FlagHeader Information FCS Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 - Mỗi khi Frame Hander chuyển thêm một Frame vào hàng đợi. Nó kiểm tra kích thớc hàng đợi, nếu quá giới hạn thì nó thông báo cho ngời dùng ở hai đầu liên kết bằng CF ( nếu dữ liệu đi) và bằng CB ( nếu dữ liệu về). Khi Frame Hander trong máy ngời sử dụng nhận đợc thông báo tắc nghẽn nó giảm tốc độ gửi Frame cho đến khi không còn tắc. Tuy nhiên nếu tắc nghẽn quá lâu thì Frame Hander tại nút tắc nghẽn sẽ loại bỏ các Frame thông qua bit DE 7 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 1. Các chuẩn cho Frame Relay 1.1. Chuẩn ITU-T/CCITT Theo ITU-T thì các khuyến nghị nên có tiền tố là chữ cái, nh quy ớc khuyến nghị có tiền tố thờng cung cấp mô hình cho các dịch vụ giao thức thao tác, trong khi các khuyến nghị có tiền tố Q cung cấp những chỉ định cụ thể đối với từng thao tác nh báo hiệu, giao vận và ứng dụng. FR đợc định nghĩa là một giao diện giữa ngời dùng và dịch vụ mạng Relaying của HDLC. Đầu tiên đợc định nghĩa bởi khuyến nghị I122. Khuyến nghị này đã trở thành một chuẩn phổ biến, đợc áp dụng cho nhiều dịch vụ, trong đó có cả ISDN. Chuẩn ISDN là nền tảng cho các hoạt động giao thức FR> Tất cả các mạng FR tuân theo giao thức ISDN ở tầng thứ 2, tức giao thức LAP-D, dùng một kênh D để truyền tín hiệu điều khiển và dùng kênh B hoặc cả kênh D để truyền thông tin tuỳ theo loại 1 hay loại 2. Theo khuyến nghị I122 thì có 2 loại FR chính, loại 1 là FR riêng và loại 2 là FR công cộng. 1.2. Chuẩn ANSI Trong thực tế, rất nhiều chuẩn của ANSI đợc dùng để bổ sung cho ITU-T. Nó cung cấp cho ngời dùng các chuẩn giao diện cho phép tôvs đọ truy cập DS0, DS1 Cung cấp các quy định cơ bản cho giao diện ngời dùng mạng (UNI), và giao diện mạng-mạng (NNI). 1.3. Chuẩn mở rộng LMI và các giải pháp độc quyền Trớc khi ITU-T và ANSI đa ra các chuẩn của mình thì đã có 4 nhà sản xuất đã giới thiệu dòng sản phẩm FR của họ. 4 nhà sản xuất này gồm: Stratacom, Digital Equipment Coporation, Cisco system và Northern Telecom. Do nhu cầu doanh thu, họ nhanh chóng hình thành một quy ớc về mặt kỹ thuật chung gọi là mở rộng LMI. Tính năng của kỹ thuật này, dù là độc quyền, nhng vẫn có thể bổ sung thêm các chuẩn của ANSI và ITU-T.Từ nền tảng đó mà dần dần, họ hình thành nên 1 chuẩn phổ biến để kết nối các thiết bị DTE theo 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 8 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 - Nhắc nhở ngời dùng về trạng thái của các liên kết vật lý hay logic Chuẩn LMI hỗ trợ: - Kích thớc Frame tối đa là 8196 octet - 1024 địa chỉ DLCI - Các mở rộng thông thờng - Thiết lập các bit FECN/BECN và bit báo tắc nghẽn DE - Hỗ trợ multicasting - Đánh địa chỉ chung - Tối đa 1024 kết nối logic 1.5. Các lựa chọn mở rộng Có 4 lựa chọn mở rộng, gồm: - Khả nămg multicast - Kiểm soát luồng - Quy ớc đánh địa chỉ chung - Cập nhật không đồng bộ Khả năng multicast cho phép các thiết bị nối với nhau bằng một mạng LAN, làm việc với một địa chỉ duy nhất. Tức là, đối với một router trong một nhóm multicast thì thông tin gửi tới là broadcast. Kiểm soát luồng: biểu thị các thông báo tắc nghẽn trên mạng và nhắc nhở cho ngơid dùng biết. Kiểu kiểm soát luồng này tơng tự nh XON, XOFF, nhng chỉ đợc dùng cho dòng dữ liệu một chiều. Quy ớc đánh địa chỉ chung: dựa trên phơng pháp port by port, phơng pháp này dùng một DLCI cho mỗi cổng hoặc thiết bị cuối, sao cho, với một địa điểm mà ngời dùng có thể giao tiếp, sử dụng cùng một DLCI. Cập nhật không đồng bộ: cho phép nhắc nhở ngời dùng về thay đổi trạng thái của kênh DLCI. 9 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 2. Các thông số và kích thớc của FR Tốc độ trao đổi thông tin (CIR) và tốc độ truyền thông tin vợt quá giới hạn cho phép (EIR) là phần trọng tâm của tốc độ truy cập FR. CIR và EIR liên kết với nhau và đợc tính toán thông qua chuyển mạch FR. Tốc độ CIR trong các mạng FR công cộng đợc lựa chọn cho mỗi PVC dựa trên mô hình về khả năng tải lớn nhất và nhỏ nhất cho phép, các tham số này đợc thiết lập dựa vào kiến trúc mạng 2.1. Phơng pháp tính CIR và EIR CIR là số đo về chất lợng của dịch vụ. Nó cung cấp tốc độ đợc bảo đảm qua thống kê của thông lợng trên đơng truyền/nhận của một PVC. CIR đợc định nghĩa nh một thông lợng nhỏ nhất có thể đạt đợc 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. CIR = Bc/T Nếu số lợng các bit đến đợc đích trong khoảng thời gian T vợt quá Bc, nhng không vợt quá giới hạn (Bc+Be) thì các frame kế tiếp sẽ bị đánh dấu DE. EIR đợc tính theo công thức: EIR = (Bc+Be)/T 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. 2.2. 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 mạng FR đợc load và thiết kế nh thế nào: - Với kiến trúc vòng lặp mở, các frame vợt qúa CIR sẽ bị đánh dấu là DE. - Với kiến trúc vòng lặp đóng, chuyển mạch sẽ không cho phép frame vợt quá CIR trừ khi đó là giá trị băng thông end-to-end thông qua mạng để truyền frame. Tốc độ CIR thờng đợc chọn dựa vào các phơng thức truyền dữ liệu, các giao thức đợc sử dụng và thời gian đợc yêu cầu để gửi thông tin từ nguồn đến đích. 10 [...]... (PAD) và Frame Relay Assembler/Deassembler hoặc Access Device (FRAD) Trễ gói có thể đợc tìm thấy trong những thiết bị loại này, trễ thờng xảy ra trong khi đợi việc điền đầy dữ liệu vào một frame FR Khi mà hàng đợi đã đầy thì thì thiết bị frame relay sẽ bắt đầu huỷ dữ liệu, ngay cả khi dữ liệu cha đợc đa vào mạng Thứ tự 33 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 huỷ dữ liệu. .. thế thì họ sẽ sử dụng FR riêng hay là chấp nhận một dịch vụ FR công cộng? Quyết định này đợc đa ra dựa trên các mặt nh : hiệu năng, việc quản lý các thao tác mạng, dịch vụ luân phiên và các sản phẩm đi kèm Một số công ty vẫn đang duy trì mạng riêng để truyền dữ liệu tiếng nhằm che dấu việc truyền dữ liệu tới các Frame công cộng và các dịch vụ cell -Relay Một số khác thì vẫn bàn một số các quy ớc là vẫn... việc truyền dữ liệu trên mạng đều có bộ đệm dữ liệu, nhng khi dữ liệu đợc gửi đến vợt quá dung lợng của bộ đệm thì sẽ xảy ra tắc nghẽn Trong việc truyền dữ liệu thông thờng trong mạng FR, nếu có một điểm xuất hiện đụng độ , nó sẽ tiến hành chọn các frame để xoá: Đầu tiên là các Frame có bit DE trong header =1, các frame có u tiên cao hơn thì DE của nó đợc gán =0 , nhng sau khi đã xoá hết các Frame có... đổi Cả âm thanh và video nén đều không chấp nhận trễ nên frame relay không phải là một cơ chế tốt cho việc truyền các loại dữ liệu này Tất cả các ứng dụng dùng frame relay đều phải có khả năng chấp nhận trễ truyền cũng nh việc truyền lại dữ liệu Sự thay đối trong trễ end-to-end đợc xem nh là jitter Biện pháp chính đo lờng hiệu năng của frame relay là transit delay đợc định nghĩa trong ANSI T1.606-1990... 56 kbps Do đó nếu tình trạng tắc nghẽn vẫn tồn tại ở thời điểm chuyển mạch B truyền dữ liệu tới chuyển mạch C, thì một nửa dữ liệu của user (các frames đã bị đánh dấu DE) có thể bị mất Các chuyển mạch thuần tuý chỉ toàn các frame thờng sử dụng thuật toán tắc nghẽn vòng mở Các chuyển mạch Frame Relay này sẽ đọc toàn bộ frame vào các buffers trớc khi truyền nó tới user hoặc tới chuyển mạch kế tiếp Công... dạng dịch vụ của FR FR đợc nói đến nh một dịch vụ dữ liệu công cộng dạng Frame, cho phép tốc độ truy nhập đờng truyền lên tới 1.544Bbps từ một thiết bị khách nh : router, brigde, hay các thiết bị truy nhập FR trong mạng FR công cộng Đờng trục của mạng có tốc độ từ 50 kbps đến 45Mbps Thậm trí FR còn đợc thiết kế nh là 1 giao thức mạng riêng, nó cung cấp một số khả năng bảo mật mạng cơ bản ,trong đó dữ liệu. .. triển 1 mạng FR 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... và terminal server nh trong hình dới Khi sự truy cập đợc yêu cầu, FRAD của ngời dùng sử dụng POTS đề quay số tới cổng chuyển mạch FR trong một dịch vụ mạng Frame Relay Một khi liên kết đợc thành lập, dữ liệu sẽ đợc truyền Khi không còn yêu cầu giao tiếp dữ liệu thì liên kết sẽ kết thúc Dial Access to FR Dial backup đợc sử dụng nh một giải pháp dự phòng cho phép một site từ xa quay số kêt nối khi 1... trong mạng Frame Relay công cộng 29 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 Hình sau trình bày một ví dụ về một Dial backup bên ngoài mạng FR Tất cả các Frame Relay CPE ở các site từ xa nên có một vài dạng của Dial access sử dụng modem ngoài Dial Backup with Frame Relay Hình dới trình bày một ví dụ về Dial backup đợc cung cấp tới một chuyển mạch FR trong mạng Frame Relay. .. lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 7 Các vấn đề về thiết kế hiệu năng Giải pháp hiệu năng đầu tiên nên đợc xây dựng đối với mạng truyền cáp quang và kĩ thuật số sử dụng các dịch vụ frame relay Bởi vì frame relay không cung cấp các dịch vụ lớp 3 OSI nh trong X.25 nên mạng truyền tin nên có các đặc tính về hiệu năng sao cho có thể giảm thiểu các lỗi hoặc không có lỗi Các tham số lõi của lớp liên kết định . Các dịch vụ dữ liệu trong thiết kế mạng: - X25 - Frame Relay - SMDS - ATM - SONET Tìm hiểu, trình bày và báo cáo về dịch vụ dữ liệu Frame Relay. . giữa ATM và Frame relay là: - Trong khi Frame relay dùng các đơn vị dữ liệu có kích thớc thay đổi (frame) thì Cell relay lại dùng các đơn vị dữ liệu có kích