IV. CÔNG NGHỆ FRAME RELAY
5.Hoạt động chung của mạng FrameRelay
Người sử dụng gửi một Frame (Khung) đi với giao thức LAP-D hay LAP-F (Link Access Protocol D hay F), chứa thông tin về nơi đến và thông tin người sử dụng, hệ thống
sẽ dùng thông tin này để định tuyến trên mạng. Công nghệ Frame Relay có một ưu điểm đặc trưng rất lớn là cho phép người sử dụng dùng tốc độ cao hơn mức họ đǎng ký trong một
khoảng thời gian nhất định, có nghĩa là Frame Relay không cố định độ rộng bǎng
(Bandwith) cho từng cuộc gọi một mà phân phối bandwith một cách linh hoạt điều mà X25 và thuê kênh riêng không có. Ví dụ người sử dụng ký hợp đồng sử dụng với tốc độ 64 kb,
khi họ chuyển đi một lượng thông tin quá lớn, Frame Relay cho phép truyền chúng ở tốc độ cao hơn 64 kb. Hiện tượng này được gọi là "bùng nổ" - Bursting.
Thực tế trên mạng lưới rộng lớn có rất nhiều người sử dụng với vô số frame chuyển qua
chuyển lại, hơn nữa Frame Relay không sử dụng thủ tục sửa lỗi và điều hành thông lượng
(Flow control) ở lớp 3 (Network layer), nên các Frame có lỗi đều bị loại bỏ thì vấn đề các frame được chuyển đi đúng địa chỉ, nguyên vẹn, nhanh chóng và không bị thừa bị thiếu là
không đơn giản. Để đảm bảo được điều này Frame relay sử dụng một số nghi thức sau.
DLCI (Data link connection identifier) - Nhận dạng đường nối data.
Cũng như X25, trên một đường nối vật lý frame relay có thể có rất nhiều các đường
nối ảo, mỗi một đối tác liên lạc được phân một đường nối ảo riêng để tránh bị lẫn, được gọi tắt là DLCI.
CIR ( committed information rate ) - Tốc độ cam kết.
Đây là tốc độ khách hàng đặt mua và mạng lưới phải cam kết thường xuyên đạt được
tốc độ này.
CBIR ( Committed burst information rate ) - Tốc độ cam kết khi bùng nổ thông tin.
Khi có lượng tin truyền quá lớn, mạng lưới vẫn cho phép khách hàng truyền quá tốc độ cam kết CIR tại tốc độ CBIR trong một khoảng thời gian (Tc) rất ngắn vài ba giây một đợt, điều này tuỳ thuộc vào độ "nghẽn" của mạng cũng như CIR.
DE bit (Discard Eligibility bit) - Bit đánh dấu Frame có khả nǎng bị loại bỏ.
Về lý mà nói nếu chuyển các Frame vượt quá tốc độ cam kết, thì những Frame đó sẽ bị
loại bỏ và bit DE được sử dụng. Tuy nhiên có thể chuyển các frame đi với tốc độ lớn hơn
CIR hay thậm chí hơn cả CBIR tuỳ thuộc vào trạng thái của mạng Frame relay lúc đó có độ
nghẽn ít hay nhiều (Thực chất của khả nǎng này là mượn độ rộng bǎng "Bandwith" của
nhiều người cùng làm việc) thì khả nǎng rủi ro bị loại bỏ của các Frame càng lớn. Khi
Frame bị loại bỏ, thiết bị đầu cuối phải phát lại.
Do mạng Frame relay không có thủ tục điều hành thông lượng (Flow control) nên độ
nghẽn mạng sẽ không kiểm soát được, vì vậy công nghệ Frame relay sử dụng hai phương pháp sau để giảm độ nghẽn và số frame bị loại bỏ :
Sử dụng FECN (Forward explicit congestion notification):
Thông báo độ nghẽn cho phía thu và BECN (Backward Explicit Congestion Notification).
Thông báo độ nghẽn về phía phát. Thực chất của phương pháp này để giảm tốc độ phát
khi mạng lưới có quá nhiều người sử dụng cùng lúc. Hình vẽ bên dưới
Sử dụng LMI (Local Manegment Interface): để thông báo trạng thái nghẽn mạng cho (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
các thiết bị đầu cuối biết. LMI là chương trình điều khiển giám sát đoạn kết nối giữa
FRAD và FRND.
5.1 Tín hiệu LMI
\
Hình 2.14 Nguyên lý sử dụng FECN và BECN
LMI là một chuẩn tín hiệu giữa router và Frame Relay Switch. LMI có nhiệm vụ quản
lý kết nối và duy trì trạng thái giữa các thiết bị.
Router gởi một hay nhiều yêu cầu về trạng thái LMI đầy đủ đến Frame Relay Switch.
Frame Relay Switch trả lời với một hay nhiều loại LMI, và router sẽ cấu hình với loại LMI
cuối cùng nhận được.
Khi router nhận thông tin LMI, nó cập nhật trạng thái VC của nó với một trong 3 trạng
thái sau:
Active : Chỉ ra rằng kết nối VC hoạt động và các router có thể trao đổi dữ liệu trên mạng Frame Relay.
Inactive : Chỉ ra rằng kết nối cục bộ đến Frame Relay Switch đang làm việc, nhưng kết nối router ở xa đến Frame Relay Switch ở xa không làm việc.
Delete : Chỉ ra rằng không có LMI nào được nhận từ Frame
Relay Switch hoặc không có dịch vụ giữa router và Frame Relay Switch cục bộ.
5.2 Ánh xạ địa chỉ Frame Relay bằng Inverse ARP
LMI nhận DLCI có giá trị địa phương từ Frame Relay Switch.
Inverse ARP ánh xạ local DLCI tới địa chỉ mạng đầu xa
Một kết nối Frame Relay yêu cầu, trên một VC, DLCI cục bộ được ánh xạđến một địa
chỉ tầng mạng đích, như địa chỉ IP. Những router có thể tự động phát hiện DLCI cục bộ từ
Frame Relay Switch cục bộ băng giao thức LMI.
Trên router Cisco, DLCI cục bộ có thể được ánh xạ đến địa chỉ tầng mạng của router ở
xa một cách tự động bằng Inverse ARP. Inverse ARP gán một DLCI cho một kết nối chỉ định.
Ví dụ : ánh xạ địa chỉ Frame Relay
Như chỉ ra trong hình, sử dụng Inverse ARP, router bên trái có thể tự động phát hiện địa
chỉ IP của router ở xa, và sau đó ánh xạ đến DLCI cục bộ. Trong trường hợp này, DLCI cục
bộ là 500 được ánh xạ đến địa chỉ IP 10.1.1.1. Do đó, khi router gửi dữ liệuđến 10.1.1.1, nó
dùng DLCI 500.
5.3 Các giai đoạn hoạt động của Inverse ARP và LMI (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Sau đây là tóm tắt về cách tín hiệu Inverse ARP và LMI làm việc như thế nào với kết
nối Frame Relay:
Mỗi router kết nối đến Frame Relay Switch bằng CSU/DSU.
Khi Frame Relay được cấu hình trên một interface, router gởi một yêu cầu về trạng thái LMI đến Frame Relay Switch. Message này thông báo với switch về trạng thái của router và yêu cầu switch gởi trạng thái kết nối của VC.
Khi Frame Relay Switch nhận được yêu cầu, nó trả lời với một message trạng thái
LMI gồm DLCI cục bộ của PVC đến những router ở xa mà router cục bộ có thể gởi
dữ liệu.
Với mỗi DLCI đang hoạt động, mỗi router gởi một Inverse ARP để giới thiệu về nó.
Khi một router nhận được một message Inverse ARP, nó tạo một dòng ánh xạ trong
bảng ánh xạ Frame Relay gồm DLCI cục bộ và địa chỉ tầng mạng router ở xa. Chú ý,
DLCI là DLCI cục bộ, không phải DLCI của router ở xa. Một trong 3 trạng thái kết
nối có thể xuất hiện trong bảng ánh xạ Frame Relay.
Hình 2.17: Các giai đoạn hoạt động của
Mỗi lần 60 giây, các router gởi Inverse ARP đến tất cả DLCI đang hoạt động. Mỗi
lần 10 giây, router trao đổi thông tin LMI với switch (keepalive).
Router thay đổi trạng thái của mỗi DLCI là active, inactive, hoặc deleted dựa trên LMI trả lời rừ Frame Relay Switch. 6. Cấu trúc khung của Frame relay
6.1 Cấu trúc chung.
Cấu trúc khung của Frame Relay hoàn toàn tương tự như X25 chỉ khác là khung này
có trường địa chỉ A dài hơn (2byte) và không có trường lệnh C vì ở Frame relay không có
thủ tục hỏi đáp. Tuy nhiên trên thực tế không có một cuộc nối nào hoàn hảo tới mức tuyệt đối, thu phát không có một lỗi nhỏ, vì vậy vẫn phải cần tới trường FCS để phân tích được
các Frame có lỗi cũng như theo dõi được số thứ tự của chúng.
Cấu trúc của một khung có các phần sau:
1 byte dành cho cờ F (Flag) dẫn đầu.
2 byte địa chỉ A (Adress) để biết khung chuyển tới đâu .
Trường I (Information)dành cho dữ liệu thông tin có nhiều byte .
2 byte cho việc kiểm tra khung - FCS (Frame Check Sequence) để phân tích và biết được các gói thiếu, đủ, đúng, sai trên cơ sở đó trả lời cho phía phát biết.
Và cuối cùng là 1 byte cờ F để kết thúc.
Như vậy cấu trúc khung của Frame Relay và gói X25 cơ bản giống nhau đều có cờ đi trước mở đường và kết thúc để bảo vệ cho dữ liệu thông tin đi giữa.
6.2 Chi tiết của một khung (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Byte thứ nhất và byte cuối cùng: Flag - cờ
luôn có giá trị 01111110. Thể hiện theo mã Hexal là 7E. Hình 2.18: cấu trúc khung của Frame Relay
2 byte tiếp dành cho địa chỉ ( Header của
Frame Relay)Trong đó.
a. Byte thứ 2 bao gồm:
Bit 0 – E/A: Extended/Address: Khi khách hàng dùng nhiều cần mở rộng thêm địa
chỉ có nghĩa là tǎng số DLCI thì dùng bit mở rộng địa chỉ EA. Bình thường như hình vẽ 4 giới thiệu đây thì giá trị EA của byte 2 là 0 và EA của byte 3 là 1. Nếu mở rộng như hình vẽ 2.20 thì EA sẽ là 0, 0, 1 theo thứ tự trên xuống.
Bit 1 - C/R - Command/ respond: Bit này dùng để hỏi và đáp, nhưng mạng Frame
Relay không dùng mà chỉ dành cho các thiết bị đầu cuối (FRAD) sử dụng mỗi khi
cần trao đổi thông tin cho nhau, Bit C/R do FRAD đặt giá trị và được giữ nguyên khi truyền qua mạng.
Từ bit 2 đến bit 7 - DLCI ở byte thứ 2 có 6 bit và ở byte thứ 3 có 4 bit tổng cộng 10 bit để nhận dạng đường nối data nói cách khác là địa chỉ nơi nhận, 10 bit có thể nhận
dạng tới 1024 địa chỉ. Khi các đường kết nối ảo DLCI phát triển thêm chúng ta có thể dùng 3 byte địa chỉ như hình vẽ 2.19, lúc này sẽ có 16 bit địa chỉ tương đương 65536 địa chỉ. Tương tự chúng ta có thể dùng 4 byte địa chỉ.
b. Byte thứ 3.
Bit 1 - bit EA (đã trình bày trong phần trên).
Hình 2.20: Cấu trúc header của Frame Relay
Bit 2 - bit DE. Bít đánh dấu các Frame mà mạng lưới, thiết bị có quyền loại bỏ nó
nếu như độ nghẽn của mạng cao. Mạng lưới hoặc FRAD sẽ đặt bit DE = 1 cho các Frame phát đi với tốc độ cao hơn tốc độ khách hàng đǎng ký (CIR) mà mạng phải
cam kết đảm bảo. Tuy nhiên các khung Frame này vẫn được chuyển đi bình thường
tới người nhận nếu độ nghẽn mạng thấp, nhưng nếu độ nghẽn mạng cao thì những
Frame có DE = 1 này sẽ bị loại bỏ trước tiên. Bình thường bit DE = 0.
Bc: (Committed Burst Size): Là số lượng dữ liệu data tối đa mạng lưới chấp nhận
truyền đi trong các khoảng thời gian Tc.
Tc: (Committed Rate Measurement Interval): Tc = Bc/CIR là khoảng thời gian mà FRAD cho phép gửi Bc và thậm chí cả Be.
Be: (Exess Burst Size): Là số lượng dữ liệu data tối đa mà mạng không đảm bảo truyền
tốt nhưng vẫn truyền thử xem.
Bit 3 - Bit BECN và Bit 4 - Bit FECN.
Hai bit này do mạng lưới đặt cho từng cuộc nối một (Từng DLCI) báo cho các FRAD
biết để điều hành thông lượng. Khi bị nghẽn các bit này được đặt = 1 theo 4 trường hợp sau đây trên cơ sở của hình vẽ 2.15.
Bit 5 đến bit 8 - Dành cho DLCI.
Hình 2.22: Minh họa cho bit DE (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
c. Trường thông tin I
Trường thông tin của một Frame có thể thay đổi độ dài nhưng đều chứa hai loại thông tin chính đó là thông tin dữ liệu của người dùng (Application Data hay User Data ) và thông tin về giao thức từng lớp sử dụng PCI (Protocol Control Information) để thông báo cho lớp tương ứng của bên nhận biết.
d. Hai Byte kiểm tra khung - FCS (Frame Check Sequence).
Hai byte 16 bit để kiểm tra khung (FCS) đi sát với trường thông tin phần user data thực
chất là kết quả của kiểm tra độ dư theo chu kỳ - CRC (Cyclic Redundacy Check).
CRC nói chung là một giá trị được tính toán theo một phương pháp riêng phụ thuộc vào tổng số byte của một khối dữ liệu (Block of data), giá trị này sẽ được bên phát gửi sang bên phía thu, bên thu cũng đếm lại và so sánh với giá trị bên phát gửi sang, nếu hai giá trị như
nhau có nghĩa là dữ liệu truyền đi tốt, nếu khác nhau là có lỗi.
Đối với Frame relay CRC kiểm tra từ bit thứ nhất của trường địa chỉ cho tới bit cuối cùng trường thông tin. FCS được FRAD phát đếm và FRAD đầu thu đếm lại (Các FRND
cũng đếm). Phát hiện FCS sai ở đâu thì Frame bị huỷ tại đó.
7. Đánh giá khi dùng kế nối Frame Relay
Hiện nay nhu cầu kết nối WAN được đặt ra và biến đổi theo từng ngày, có rất nhiều
công nghệ được đưa ra thảo luận và thử nghiệm để xây dựng nền tảng mạng lưới cung cấp
Hình 2.24: Trường thông tin I trong cấu trúc
các dịch vụ truyền số liệu cho quốc gia. Theo xu thế chung, tất cả các dịch vụ thoại và phi thoại dần dần sẽ tiến tới được sử dụng trên nền của mạng thông tin bǎng rộng tích hợp IBCN (Integrated Broadband Communacation Network). Trên cơ sở mạng IBCN, ngoài các dịch vụ truyền thống về thoại và truyền số liệu còn có thể cung cấp rất nhiều dịch vụ liên quan tới hình ảnh động và dịch vụ từ xa như: truyền hình chất lượng cao, hội thảo truyền
hình, thư viện điện tử, đào tạo từ xa, kênh video theo yêu cầu (video on demand),... Quá trình tiến tới mạng IBCN hiện tại có thể xem như có hai con đường: Hướng thứ nhất là từ
các mạng điện thoại tiến tới xây dựng mạng số đa dịch vụ tích hợp ISDN (Integrated
Service Digital Network) rồi tiến tới BISDN hay IBCN. Hướng thứ hai là từ các mạng phi
thoại tức là các mạng truyền số liệu tiến tới xây dựng các mạng chuyển khung (Frame- Relay) rồi mạng truyền dẫn không đồng bộ ATM (Asynchronous Transfer Mode) để làm nền tảng cho IBCN.
Công nghệ Frame-Relay với những ưu điểm của nó như là một công nghệ sẽ được ứng
dụng trên mạng truyền số liệu của Việt nam trong thời gian tới. Theo số liệu của diễn đàn Frame Relay thì nguyên nhân để người dùng chọn Frame Relay là:
Kết nối LAN to LAN: 31%
Tạo mạng truyền ảnh: 31%
Tốc độ cao: 29%
Giá thành hợp lý: 24%
Dễ dùng, độ tin cậy cao: 16%
Xử lý giao dịch phân tán: 16%
Hội thảo video: 5%
Rõ ràng là các ứng dụng trên Frame-Relay đều sử dụng khả nǎng truyền số liệu tốc độ
cao và cần đến dịch vụ bǎng tần rộng có tính đến khả nǎng bùng nổ lưu lượng (Trafic
Bursty) mà ở các công nghệ cũ hơn như chuyển mạch kênh hay chuyển mạch gói không thể (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
tạo ra.
V. CÔNG NGHỆ ATM (Asynchronous Transfer Mode)
Mục tiêu của ATM là nhằm cung cấp một mạng dồn kênh và chuyển mạch tốc độ cao, độ trễ nhỏ đáp ứng cho các dạng truyền thông đa phương tiện (Multimedia).
Nhiều tổ chức chuẩn hóa quốc gia và quốc tế như ANSI, ATM Forum, ITU (CCITT) đã
quan tâm đến việc chuẩn hóa ATM từ năm 1984 và đã có nhiều kết quả được công bố từ năm 1993.
1. Kiến Trúc Của ATM
Trong hình 2.27 một Public UNI (Public User – Network Interface)xác định giao diện
giữa một mạng ATM công cộng và một ATM Switch dùng riêng. một Private UNI (Private
User-Network) xác định giao diện giữa một người sử dụng cuối (end-user) với một ATM
Switch dùng riêng. Hình 2.27 thể hiện mô hình kiến trúc phân tầng của mạng ATM.
Lưu ý rằng không có sự tương ứng hoàn toàn giữa các tầng của mạng ATM với các tầng
trong mô hình OSI. Tầng ATM thực hiện các chức năng thường gặp trong các tầng 2 và 3, còn tầng AAL có các chức năng tương tự như trong các tầng 4,5 và 7 của mô hình OSI. Tầng vật lý của mạng ATM có thể dùng công nghệ SDH (Synchronous Digital Hierachy)
hoặc SONET (Synchronous Optical Network), hoặc các công nghệ khác như DS1, DS3
hoặc FDDI (Fiber Distributed Data Interface) v…v.
Tầng AAL đặt trên tầng ATM nhằm mục đích cung cấp các phương tiện hội tụ cho phép