Giao thức ựiều khiển cuộc gọi cho frame relay phải giải quyết một số khả năng. đầu tiên, xét hai trường hợp cung cấp các dịch vụ kiểm soát khung. Trong hoạt ựộng của frame relay, user không ựược nối trực tiếp ựến user khác mà nó nối ựến bộ kiểm soát khung trong mạng (cũng như trong X.25, user nối ựến bộ kiểm soát gói). Có hai trường hợp xảy ra:
TE (Terminal equipment): Thiết bị kết cuối. NT (Network Termination): Kết cuối mạng. ET (Exchange Termination): Kết cuối tổng ựài. FH (Frame Handler): Kiểm soát khung.
Hình 5-5 Các kiển truy cập frame relay.
Ớ Chuyển mạch truy cập: User ựược nối với một mạng chuyển mạch như ISDN và tổng ựài nội hạt không có khả năng kiểm soát khung. Trong trường hợp này, chuyển mạch truy cập phải ựược cung cấp từ thiết bị kết cuối người sử dụng (TE) ựến bộ kiểm soát khung ở một nơi khác trong mạng, có thể là một nối kết theo yêu cầu (thiết lập ở thời ựiểm cuộc gọi) hay một nối kết bán vĩnh viễn (luôn sẵn sàng). Một trường hợp nữa là dịch vụ Frame relay ựược cung cấp qua kênh B hoặc kênh H.
Ớ Tắch hợp truy cập: User ựược nối với một mạng frame relay thuần túy hoặc ựến một mạng chuyển mạch mà trong ựó tổng ựài nội hạt có khả năng xử lý khung. Trong trường hợp này, user truy cập trực tiếp ựến bộ kiểm soát khung.
Tất cả các trường hợp xét trên ựều có nối kết giữ user và bộ kiểm soát khung mà ta gọi là nối kết truy cập. Khi nối kết này tồn tại thì có thể ghép kênh các nối kết logic gọi
Nối kết truy cập theo yêu cầu (chuyển mạch)
Nối kết truy cập bán vĩnh viễn
TE NT ET ET FH TE NT ET FH Tổng ựài nội hạt A, Chuyển mạch truy cập B, Tắch hợp truy cập
là các nối kết frame relay qua nối kết này. Các nối kết logic như vậy có thể là theo yêu cầu hoặc bán vĩnh viễn.
Nối kết FRAME RELAY
Giả sử rằng thuê bao thiết lập một nối kết truy cập ựến bộ kiểm soát khung trong mạng frame relay. Tương tự như mạng chuyển mạch gói, user lúc này có thể trao ựổi các khung dữ liệu với user khác nối với mạng. Với mục ựắch này, nối kết frame relay tương tự như kênh ảo chuyển mạch gói phải ựược thiết lập trước giữa hai user.
Bảng 5-2. Các thông ựiệp ựiều khiển nối kết frame relay.
Như với X.25, frame relay hỗ trợ nhiều nối kết qua tuyến ựơn. Trong trường hợp của frame relay, các nối kết này là các nối kết lớp tuyến dữ liệu và mỗi nối lết này có ựịnh danh nối kết dữ liệu DLCI (Data Link Connection Identifier) khác nhau. Dữ liệu truyền bao gồm các bước sau:
Ớ Thiết lập nối kết giữa hai ựiểm cuối và gán một DLCI duy nhất ựến nối kết.
Ớ Trao ựổi thông tin trong các khung dữ liệu. Mỗi khung bao gồm một trường DLCI ựể nhận dạng nối kết.
Sự thiết lập và giải phóng của nối kết logic ựược hoàn tất bởi sự trao ựổi thông ựiệp qua nối kết logic ựược ấn ựịnh ựể ựiều khiển cuộc gọi với DLCI=0. Một khung có DLCI=0 chứa thông ựiệp ựiều khiển cuộc gọi trong trường thông tin. Bốn thông ựiệp tiêu biểu ựể thiết lập và giải phóng nối kết là: SETUP, CONNECT, RELEASE và RELEASE COMPLETE.
Mỗi bên yêu cầu thiết lập nối kết logic bằng cách gởi thông ựiệp SETUP. Bên kia khi nhận thông ựiệp SETUP phải ựáp lại bằng thông ựiệp CONNECT nếu nó chấp nhận, còn không thì nó ựáp ứng bằng thông ựiệp RELEASE COMPLETE. Bên gởi thông ựiệp SETUP có thể gán DLCI bằng cách chọn một giá trị không ựược sử dụng và ựưa giá trị này vào trong thông ựiệp SETUP, còn không, giá trị DLCI sẽ ựược gán bởi bên chấp nhận cuộc gọi trong thông ựịêp CONNECT.
Mỗi bên yêu cầu giải phóng nối kết bằng cách gởi thông ựiệp RELEASE. Bên kia, khi nhận thông ựiệp này phải trả về thông ựiệp RELEASE COMPLETE. Bảng 5.2 cho thấy tập các thông ựiệp xử lý cuộc gọi cho frame relay.các thông ựiệp này ựược ựịnh nghĩa trong Q.931 ựược sử dụng báo hiệu kênh chung giữa user và ISDN.
Nối kết truy cập
Xét sự thiết lập của một nối kết truy cập.Nếu nối kết là bán vĩnh viễn thì không yêu cầu giao thức ựiều khiển cuộc gọi.Nếu nối kết là theo yêu cầu thì user yêu cầu noắi kết như vậy qua phương tiện của giao thức báo hiệu kênh chung giữa user và mạng. Trong trường hợp ISDN hoặc các mạng số khác thì giao thức ựược sử dụng là Q.931.
Hình 5-6 cho một vắ dụ các dạng trao ựổi ựược thực hiện cho chuyển mạch truy cập tới bộ kiểm soát khung, trường hợp này qua ISDN. Trước tiên, user chủ gọi phải thiết lập nối kết chuyển mạch kênh ựến bộ kiểm soát khung (là một trong các node trong mạng chuyển mạch khung). điều này ựược thực hiện bởi các thông ựiệp SETUP, CONNECT và CONNECT ACK ựược trao ựổi ở giao tiếp người sửdụng và mạng và giao tiếp giữa mạng và bộ kiểm soát khung. Các thủ tục và các tham số cho sự trao ựổi này ựược thực hiện trên kênh D và ựược ựịnh nghĩa trong Q.931. Trong hình vẽ, giả sử rằng nối kết ựược tạo bởi kênh B.
Khi nối kết truy cập ựược thiết lập, tổng ựài nối trực tiếp user với bộ kiểm soát khung cho mỗi nối kết kiểu khung ựược thiết lập. Các thông ựiệp SETUP, CONNECT và CONNECT ACK lần nữa ựược sử dụng. Trong trường hợp này, các thủ tục và các tham số trong sự trao ựổi này ựược ựịnh nghĩa trong Q.933 và sự trao ựổi ựược thực hiện trên kênh B mà sau ựó sẽ ựược sử dụng cho nói kết kiểu khung.
4. TRUYỀN DỮ LIỆU NGƯỜI SỬ DỤNG
Hoạt ựộng của frame relay ựể truyền dữ liệu của người sử dụng ựược giải thắch tốt nhất qua dạng thức khung như mô tả trong Hình 5-7a. đây là dạng khung ựược ựịnh nghĩa cho giao thức LAPF chức năng rút gọn (còn gọi là LAPF lõi). Dạng này tương tự như LAPD và LAPB với sự bỏ qua trường ựiều khiển.
Ớ đây chỉ là dạng khung dùng ựể chuyển tải dữ liệu người sử dụng, không có các khung ựiều khiển.
Ớ Không có khả năng sử dụng báo hiệu trong kênh, một nối kết logic chỉ có thể mang dữ liệu người sử dụng.
Ớ Không có khả năng ựiều khiển luồng và ựiều khiển lỗi, không có số thứ tự. Các trường cờ và kiểm tra khung truyền FCS tương tự như LAPB và LAPD. Trường thông tin mang dữ liệu lớp cao hơn. Nếu người sử dụng chọn các chức năng ựiều khiển tuyến dữ liệu bổ sung end-to-end thì một khung tuyến dữ liệu có thể có thể ựược mang trong trường này. đặc biệt, sự chọn lựa chung sẽựược sử dụng giao thức LAPF ựầy ựủ (gọi là giao thức ựiều khiển LAPF) ựể tiến hành các chức năng trên các chức năng LAPF lõi. Chú ý rằng giao thức thực hiện trong kiểu này là chặt chẽ giữa các thuê bao cuối và trong suốt với ISDN.
Trường ựịa chỉ mặc ựịnh có ựộ dài bằng 2 octets và có thể mở rộng ra 3 hoặc 4 octets. Trường này mang ựịnh danh noois kết tuyến dữ liệu DLCI với 10, 17 hay 24 bits. DLCI phục vụ chức năng tương tự như số hiệu kênh ảo trong X.25. Nó cho phép nhiều nối kết logic frame relay ựược ghép thành một kênh. Như trong X.25, ựịnh danh nối kết chỉ có ý nghĩa cục bộ, mỗi ựầu cuối của nối kết logic gán DLCI của nó từ các số cục bộ còn trống và mạng phải ánh xạ ựến một giá trị khác. Việc sử dụng cùng DLCI ở cả hai ựầu cuối sẽ yêu cầu một số dạng quản lý toàn cục cho các giá trị DLCI.
Chiều dài của trường ựịa chỉ mà chủ yếu là DLCI ựược xác ựịnh bởi bit mở rộng trường ựịa chỉ EA (Extended Address). Bắt C/R là ứng dụng ựặc biệt và không ựược sử
dụng trong giao thức frame relay chuẩn, bit này xác ựịnh khung kệnh hay ựáp ứng. Các bit còn lại trong trường ựịa chỉ có nhiệm vụ ựiều khiển nghẽn và ựược xét trong phần sau.
Hình 5-7 Dạng thức LAPF lõi.
Hình 5-8 xét trên một quan ựiểm khác về các giao thức của frame relay, ở ựây dựa trên các nối kết frame relay riêng lẻ. Lớp vật lý và một phân lớp frame relay dùng chung. Giao thức ựiều khiển tuyến dữ liệu lớp 2 tùy chọn có thể ựược bao gồm trên phân lớp frame relay. Sự chọn lựa này tùy thuộc ứng dụng và có thể có các nối kết frame relay khác nhau (DLCI-i). Nếi các thông ựiệp ựiều khiển cuộc gọi frame relay ựược mang trong các khung frame relay thì chúng có DLCI=0 cung cấp nối kết giữa user và bộ kiểm soát khung.DLCI 8191 ựược ấn ựịh cho các thủ tục ựiều khiển.
Hình 5-8 Ghép kênh ở phân lớp frame relay.
I.451 Các lớp cao hơn Các lớp cao hơn Ầ Các lớp cao hơn Mgt procs Q.922 DLC-k DLC-m DLC-n Q.922
Phân lớp Frame relay Lớp vật lý
DLCI 0 DLCI k DLCI m DLCI n DLCI 8191
5. CHỨC NĂNG MẠNG
Chức năng frame relay ựược tiến hành bởi ISDN hoặc bất kỳ những mạng nào hô trợ frame relay, bao gồm việc ựịnh tuyến khung với dạng thức trong hình Hình 5-7a dựa trên các giá trị DLCI.
Hình 5-9 trình bày hạot ựộng kiểm soát khung trong tình trạng số user ựược nối trực tiếp với một bộ kiểm soát khung qua các kênh vật lý khác nhau. Hoạt ựộng còn bao hàm việc chuyển khung qua hai hoặc nhiều bộ kiểm soát khung. Trong hình này, việc tiến hành quyết ựịnh logic như một module riêng là ựiểm ựiều khiển frame relay. Module này phù hợp với các quyết ựịnh ựịnh tuyến.
định tuyến ựược ựiều khiển bửoi chỉ mục trong bảng nối kết dự trên cácgiá trị DLCI mà ánh xạ ựến các khung ngõ vào từ kênh này ựến kênh khác. Kiểm soát khung chuyểnmạch khung từ kênh ngõ vào ựến kênh ngõ ra dự trên chỉ mục thắch hợp trong bảng nối kết và phiên dịch DLCI trong bảng trước khi truyền. Vắ dụ, các khung ngõ vào từ TE B trên nối kết logic 306 ựược truyền ựến TE D trên nối kết logic 342. hình vẽ còn cho thấy chức năng ghép kênh: Nhiều nối kết logic từ TE D ựược ghép qua cùng kênh vật lý.
Chú ý rằng các TE có kết nối logic ựến ựiểm ựiều khiển frame relay với giá trị DLCI=0. Các nối kết này ựược dự trữ trong ựiều khiển cuộc gọi trong kênh ựược sử dụng khi I.451/Q.931 trên kênh D là không ựược sử dụng cho ựiều khiển cuộc gọi frame relay.
Như một phần chức năng của frame relay, FCSS của mỗi khung ựưa ựến ựược kiểm tra. Khi lỗi ựược phát hiện thì khung sẽ bị hủy. Lúc này, các kết cuối tiến hành khôi phục lỗi bằng giao thức lớp trên của frame relay.
6. đIỀU KHIỂN TẮC NGHẼN
Ta ựã thảo luận về các hiệu ứng nghẽn trong mạng ảnh hưởng ựến thông lượng. đểtổng quát ựiều này, Hình 5-10 mô tả ảnh hưởng nghẽn ựến các tham số tổng quan. Khi tải trên mạng tăng ựến vùng nghẽn trung bình thì ựộ trễ hàng ựợi ở các node tăng làm tăng trễ ựầu cuối ựến ựầu cuối và giảm thông lượng. Khi ựạt tới ựiểm nghẽn nghiêm trọng thì ựáp ứng hàng ựợi tăng ựến mức nguy hiểm làm trễ tăng nhanh và giảm mạnh thông lượng.
Rõ ràng các sự kiện thảm khốc phải ựược ngăn ngừa, ựó chắnh là nhiệm vụ của ựiều khiển tắc nghẽn. đối tượng của tất cả các kỹ thuật ựiều khiển tắc nghẽn là giới hạn các kắch thước hàng ựợi ở các bộ kiểm soát khung ựể tránh thông lượng suy sụp. Nội dung phần này là tổng quan các kỹ thuật ựiều khiển tắc nghẽn ựược xây dựng ựể hỗ trợ chuẩn hóa frame relay.
Hình 5-10 Các ảnh hưởng của nghẽn.
Các phương pháp ựiều khiển tắc nghẽn cho frame relay
Khuyến nghị ITU-T I.370 ựịnh nghĩa các mục tiêu ựiều khiển tắc nghẽn như sau:
Ớ Tối thiểu hóa việc hủy khung.
Ớ Duy trì chất lượng dịch vụ với xác suất cao vào phương sai bé.
Ớ Tối thiểu hóa xác suất mà một user có thể ựộc quyền tài nguyên mạng.
Ớ đơn giản hóa thực hiện, thông tin dẫn ựường ắt trên các user hoặc mạng.
Ớ Tạo lưu lượng bổ sung mạng tối thiểu.
Ớ Phân bố tài nguyên mạng công bằng giữa các user.
Ớ Giới hạn lan tràn nghẽn ựến một nơi hay thành phần khác trong mạng.
Ớ Hoạt ựộng ắt liên quan ựền luồng lưu lượng theo các hướng khác nhau của user.
Không nghẽn Nghẽn trung bình Nghẽn nghiêm trọng
Tải yêu cầu
T h ô n g l ư ợ n g / T rễ Trễ Thông lượng B A A B Quản lý nghẽn Tránh nghẽn Giải phóng nghẽn
Ớ Tương tác tối thiểu hoặc nhỏ gọn trên các hệ thống khác trong mạng frame relay.
Ớ Tối thiểu hóa phương sai chấtlượng dịch vụ phân phối ựến các nối kết riêng trong thời gian nghẽn.
điều khiển tắc nghẽn là một ựặc tắnh nhạy cảm cho một mạng frame relay bởi vì các công cụ giới hạn sẵn sàng trong các bộ kiểm soát khung. Phương thức frame relay ựược liên tục ựể tối ựa hóa thông lượng và hiệu quả, nghĩa là, bộ kiểm soát khung không ựiều khiển luồng cho các khung ựưa ựến từ thuê bao hoặc bộ kiểm soát khung lân cận sử dụng phương thức cửa sổ trượt như trong LAPD.
điều khiển tắc nghẽn là sự kết hợp phù hợp của mạng và các user. Mạng (tập hợp các bộ kiểm soát khung) ựóng vai trò tốt nhất ựể quản lý ựộ nghẽn trong khi ựó, user ựóng vai trò tốt nhất ựể giới hạn luồng lưu lượng.
Bảng 5.3 liệt kê các kỹ thuật ựiều khiển tắc nghẽn trong các tài liệu của ITU-T và ANSI. Phương án hủy giải quyết hầu hết các ựáp ứng nghẽn cơ bản. Khi nghẽn dủ lớn thì mạng buột phải hủy khung và cách này cũng tiến hành một cách công bằng cho tấtcả các user.
Các thủ tục tránh tắc nghẽn ựược sử dụng khi nghẽn bắt ựầu ựể tối thiểu hóa ảnh hưởng của nghẽn.Như vậy, các thủ tục này ựược bắt ựầu ngay trước ựiểm A trong Hình 5-10 ựể ngăn ngừa nghẽn tiến tới ựiểm B. Gần ựiểm A, hiển nhiên cho phép các user mà hoạt ựộng khi tải tăng. Như vậy, phải có một vài cơ chế báo hiệu tường minh từ mạng mà sẽ kắch khởi hành ựộng tránh nghẽn.
Các thủ tục giải phóng nghẽn ựược sử dụng ựể ngăn mạng sụp ựổ khi nghẽn nghiêm trọng. Các thủ tục này khởi tạo khi mạng bắt ựầu ựánh rơi các khung do nghẽn. Việc ựánh rơi các khung như vậy sẽ ựược báo cáo lại với phần mềm lớp cao hơn (vắ dụ giao thức ựiều khiển LAPF) và hoạt ựộng như một cơ chế bào hiệu ngầm ựịnh. Các thủ tục giải phóng nghẽn hoạt ựộng xung quanh ựiểm B trong vùng nghẽn nghiêm trọng như trong Hình 5-10.
ITU-T và ANSI xem việc tránh nghẽn với báo hiệu tường minh và giải phóng nghẽn với báo hiệu ngầm ựịnh ựể bổ sung các dạng ựiều khiển tắc nghẽn trong dịch vụ vật mang kiểu khung.
Quản lý tốc ựộ lưu lượng
Mạng frame relay phải hủy các khung ựể hạn chế tắc nghẽn. Bởi vì, mỗi bộ kiểm soát khung trong mạng có bộ nhớ giới hạn dùng làm hàng ựợi cho các khung và hàng ựợi này có thể tràn, vậy, việc hủy khung ựưa ựến gần nhất hay các khung khác nữa là ựiều cần thiết.
Cách ựơn giản ựể hạn chế tắc nghẽn là mạng frame relay hủy khung bất kỳ mà không xét ựến nguồn của khung. Trong trường hợp này, do không có phản hồi ựể truyền lại nên phương án tốt nhất cho hệ thống ựầu cuối là truyền các khung ngay khi có thể và ựiều này tất nhiên lại làm tăng thêm nghẽn.
để cung cấp việc ấn ựịnh tài nguyên cân bằng, dịch vụ vật mang frame relay bao gồm nội dung của tốc ựộ thông tin cam kết CIR (Committed Information Rate). đây là một tốc ựộ, ựơn vị bit/s, mà mạng ựồng ý hỗ trợ cho nối kết kiểu khung nào ựó. Mọi dữ liệu ựược truyền vượt qua tốc ựộ thông tin cam kết có thể nguy hiểm và gây nghẽn. Mặc dù sử dụng thuật ngữ Ộcam kếtỢ, nhưng ởựây không ựảm bảo rằng CIR là thỏa mãn. Trong trường hợp nghẽn nặng thì mạng có thể hỗ trợ cho dịch vụ ở tốc ựộ nhỏ hơn CIR với nối kết ựã cho. Tuy nhiên, khi ựến thời ựiểm hủy khung thì mạng sẽ chọn hủy các khung trên các nối kết vượt CIR trước khi hủy các khung dưới CIR.
Hình 5-11 Hoạt ựộng của CIR.
Theo lý thuyết, mỗi node frame relay sẽ quản lý user của nó ựể thỏa thuận các CIR của tất cả các nối kết của tất cả các hệ thống kết cuối gắn với nó không vượt quá khả anưng của node. Ngoài ra, sự thỏa thuận của các CIR không vượt qua tốc ựộ dữ liệu vật lý