FRAME RELAY

FRAME RELAY
Asignatura: Redes de Banda Ancha
M. Díaz y J.L. González
-1-
Frame Relay
1. Concepto:
Frame Relay es una red de conmutación de
tramas orientada a conexión no fiable. Se basa
en la utilización de circuitos virtuales CVs.
Los circuitos virtuales pueden ser:
– Circuitos Virtuales Permanentes (PVC).
– Circuitos Virtuales Conmutados (SVC)
-2-
Frame Relay
1. Concepto (cont.):
Frame Relay nace como alternativa a X.25 para
mejorar el servicio ofrecido.
X.25 tiene protocolos de transmisión muy complejos y
redundantes para subsanar los errores producidos en la
transmisión de la información, lo que origina una gran
sobrecarga (Overhead) :
– Información de control en los paquetes
– Muchos paquetes de control introducidos por la red.
-3-
Frame Relay
2. Rasgos más importantes de X.25:
•Arquitectura de tres niveles.
• Red de transmisión de paquetes orientada a conexión
utilizando Circuitos Virtuales (CV).
•Activación y desactivación de los CV mediante paquetes
de control de llamada utilizando el mismo canal y CV
que los paquetes de datos: Señalización en línea.
•Multiplexación a nivel 3 de CVs sobre un canal libre de
errores proporcionado por el nivel 2.
-4-
Frame Relay
2. Rasgos más importantes de X.25 (Cont.):
•Duplicidad de control de flujo y errores en N-3 y N-2 y
mantenimiento de tablas en cada nodo y para cada CV.
•La transmisión de un paquete entre nodos no finaliza hasta
que se ha realizado correctamente.
Usuario
PLP
LAP-B
X.31
Red
Red
PLP
LAP-B
X.31
Red de
Conmutación
-5-
PLP
LAP-B
X.31
Usuario
PLP
LAP-B
X.31
Frame Relay
2. Rasgos más importantes de X.25 (Cont.):
– W=1 (mayor complejidad con W mayores).
Nodo Intermedio
13
3
Nodo Local
15
4
14
1
11
5
12
6
Nodo Local
10
2 16
Fuente
8
7
9
Destino
•Válido para supuestos de altas tasas de error (10-6): En
caso contrario la sobrecarga es innecesaria y además se
pierde tiempo en cada nodo.
-6-
Frame Relay
3. Rasgos más importantes de Frame Relay:
• Red de transmisión de tramas orientada a conexión
utilizando Circuitos Virtuales (CV).
• Señalización fuera de banda: Activación y
desactivación de CV mediante paquetes de control de
llamada utilizando una conexión lógica diferente a la de
datos de usuario: ¡Los nodos intermedios se ahorran el
procesado de mensajes relativos a control de llamada.
• Arquitectura de dos niveles: Desaparece N-3.
• Multiplexado y conmutación de conexiones lógicas se
realizan en el nivel 2.
-7-
Frame Relay
3. Rasgos más importantes de Frame Relay (cont.):
• No existe control de flujo ni de errores entre nodos
adyacentes: ¡Los nodos se ahorran el mantener tablas de
estado (variables de recuento)!
• El control de flujo y de errores si lo hay es extremo a
extremo, en un nivel superior y es responsabilidad de los
usuarios.
Usuario
Red
Red
LAPF-CORE
LAPF-CORE
I430/I431
I430/I431
S,T
Red de
Conmutac
ión
-8-
Usuario
LAPF-CORE
LAPF-CORE
I430/I431
I430/I431
S,T
Frame Relay
3. Rasgos más importantes de Frame Relay (cont.):
Nodo Intermedio
3
2
7
Nodo Local
1
6
Nodo Local
5
8
Fuente
4
Destino
• Válido con tasas bajas de error (Redes digitales actuales): Hay
poco atraso en los nodos y las tramas tienen poca información
de control.
-9-
Frame Relay
3. Rasgos más importantes de Frame Relay (cont.):
Usos esperados:
– Accesos a más de 64 Kbps.
– Aplicaciones de grandes bloques interactivos: Gráficos de alta
resolución (poco atraso y mucha información).
– Transferencias masivas de ficheros (mucha información)
– Aplicaciones multicanal de bajas velocidades: Multiplexación.
– tráfico interactivo de caracteres: Edición (tramas cortas, poca
atraso y poca carga).
-10-
Frame Relay
4. Arquitectura de Frame Relay: Estándares.
Plano de gestión
Nivel 3
Nivel 2
Nivel 1
-11-
Gestión de Plano
Plano U
(Usuario)
Gestión de Capa
Plano C
(Control)
Frame Relay
4. Arquitectura de Frame Relay: Estándares. (Cont.)
• Plano de ControL (Plano C): Para señalización,
establecimiento y liberación de conexiones lógicas (llamadas).
Los protocolos de plano C son entre usuario y red.
• Plano de Usuario (Plano U): Para transferencia de
información entre usuarios abonados. Los protocolos de plano
U son entre usuarios finales (la red no los ve).
• Plano de Gestíon (plano G): Para control y gestión de
las operaciones de red.
-12-
Frame Relay
4. Arquitectura de Frame Relay: Estándares. (Cont.)
RDSI
Plano C
Plano U
Plano U
I.451/
Q.931
I.451/
Funciones
de
Q.922
Plano C
usuario
Q.922
núcleo
Q.931
•Plano de Control
utiliza el canal D
•Plano de usuario
utiliza canal D, B
o H.
Q.922
Q.922
núcleo
I430/I431
NT1
S,T
Implementado en
el interfaz pero no
en la red
I430/I431
U
USUARIO
RED
-13-
Implementado en
el interfaz y en la
red
Frame Relay
4. Arquitectura de Frame Relay: Estándares. (Cont.)
• Frame Relay sólo llega a N-2 2 para intercambio
de información de usuario.
– Ampliación/mejora del LAP-D ó I.441/Q.921:
•
•
•
•
Añade funciones de control de congestión.
Nuevo sistema de direcionado.
Subnivelde funciones centrales: Q.922 core.
Subnivel de funciones superiores: Q.922 upper.
– El Q.922 del CCITT/ITU-T
1.992
– El plano de usuario utiliza sólo las funciones centrales
de Q.922
-14-
Frame Relay
4. Arquitectura de Frame Relay: Estándares. (Cont.)
• El establecimiento de conexiones FR requiere utilizar
sobre el plano de control :
– N-3: Se usa el subconjunto Q.933 de I.451/Q.931.
– N-2: Todas las funciones de Q.922.
• ITU-T considera dos servicios:
– Frame-Swiching:
• Servicio de conmutación de tramas fiable y completo orientado aconexión ,
proporcionado por Q.922 completo
• No es ofrececido por casi ninguna red.
– Frame-Relaying:
• Servicio de sólo retransmisión de tramas orientado a conexión y
proporcionado por Q.922 core.
• Ofrecido por muchas redes. Es el que vemos
-15-
Frame Relay
4. Arquitectura de Frame Relay: Estándares. (Cont.)
•Servicio de retransmisión de tramas o FrameRelaying:
– Ofrecido normalmente por la RDSI.
– Es proporcionado por Q.922 core.
– Es un servicio de nivel 2 orientado a conexión:
• Transferencia no fiable: las tramas se pueden perder y estropear en
la red,
• no existe control de flujo a través del interfaz usuario-red
• se garantiza que las tramas que llegan en orden.
– A Frame-Relaying se accede a través de canales D, B o
H de RDSI.
-16-
Frame Relay
4. Arquitectura de Frame Relay: Estándares. (Cont.)
Servicio de retransmisión de tramas o Frame-Relaying.
Plano de Usuario: Se encarga de transmitir
información entre usuarios
–
–
–
–
–
–
sin control de flujo,
preservando el orden,
sin duplicidades,
con poca probabilidad de perder tramas,
sin control de errores y
transparentemente.
•Estas funciones deben implementarse en niveles
superiores , si se necesitan
-17-
Frame Relay
4. Arquitectura de Frame Relay: Estándares. (Cont.)
Servicio de retransmisión de tramas o Frame-Relaying.
Plano de Usuario:
• En Frame Relay sólo se utiliza el ¡LAP-F Core!:
– Delimitación, alineamiento y transparencia de tramas.
– Multiplexado y demultiplexado de tramas utilizando el
campo de dirección. (¡NUEVO!).
– Ispección de número entero de octetos (antes/despues de
la inserción/extracción de bits)
– Inspección del tamaño de trama.
– Detección de errores en la transmisión.
– Control de congestión. (¡NUEVO!).
-18-
Frame Relay
4. Arquitectura de Frame Relay: Estándares. (Cont.)
Servicio de retransmisión de tramas o Frame-Relaying.
Plano de control:
•Se encarga de establecer y terminar conexiones lógicas.
•Funciones similares a las usadas en servicios de conmutación
de circuitos y de conmutación de paquetes en RDSI.
•En acceso a FR en redes RDSI las señalización de control se
realiza sobre el canal D, para gestionar el establecimiento y
terminación de circuitos de acceso o conexiones virtuales por
canales B, D y H al nodo conmutador de tramas.
•Emplea los niveles 1, 2 y 3.
-19-
Frame Relay
4. Arquitectura de Frame Relay: Estándares. (Cont.)
Servicio de retransmisión de tramas o Frame-Relaying.
Plano de control:
•N 3: Se usa el Q.933 (subconjunto de I.451/Q.931) que sirve para
la activación y gestión de conexiones lógicas Frame Relay
(Circuitos Virtuales) sobre conexiones en modo circuito como
las gestionadas por el Q.931.
•N 2: Se usa el Q.922 completo que da a los mensajes de
control de llamada (señalización Q.931/Q.933) un servicio de
enlace fiable con control de errores y flujo, similar a LAP-D.
•N 1: Se usa el ya visto I.430/I.431.
-20-
Frame Relay
5.Redes Frame Relay y Conexiones de Acceso por RDSI:
• Una red Frame Relay es una red que presenta al usuario
una interfaz de acceso FR y suministra lo necesario para
soportar comunicaciones FR entre interfaces FR.
• La red internamente puede funcionar o no con técnicas FR
• FR se concibió como un servicio RDSI, pero hay redes
RDSI que no lo ofrecen
• La RDSI puede dar aceso a nodos de conmutación de
tramas FH (Frame Hadling) de una red FR. Fig. A)
• La RDSI puede implementar nodos de conmutación de
tramas FH con funcionalidad FR . Fig. B)
• Otras redes pueden dar servicios FR.
-21-
Frame Relay
5.Redes Frame Relay y Conexiones de Acceso por RDSI: (cont.)
A) Nodo de acceso RDSI sin funcionalidad FR
TE
S,T
TE: Equipo Terminal
LT/
LE
NT1
U
LS
FH
RDSI
NT1: Terminación de Red 1
LT: Terminación de línea en
el Conmutador RDSI
FH: Manipulador de tramas FR.
LS: Conmutador Local RDSI
TE
LT
NT1
S,T
U
B) Nodo de acceso RDSI con funcionalidad FR
-22-
FH
LS
RDSI
Frame Relay
5.Redes Frame Relay y Conexiones de Acceso por RDSI: (cont.)
Conexiones de Acceso: El usuario FR no se conecta
•
•
•
•
•
directamente a un FH. Lo hace a su conmutador local
RDSI , que puede ofrecer o no servicio de Frame Relay.
La conexión entre el usuario (TE) y el FH se llama
Conexión de Acceso y es previa a toda conexión FR.
Se realizan sobre canales físicos B, H o D.
Conexiones de acceso semipermanentes.
Conexiones de acceso solicitadas ⇒ Proceso de llamada
por canal D mediante I.451/Q.931.
Cuando ya hay Conexión de Acceso al FH se pueden crear
múltiples conexiones lógicas Frame Relay multiplexadas
sobre la conexión de acceso hasta el FH.
-23-
Frame Relay
5.Redes Frame Relay y Conexiones de Acceso por RDSI: (cont.)
Conexiones FR : También se llaman CV-FR
•Para activar un Circuito Virtual o conexión lógica Frame
Relay primero es necesario activar una conexión de acceso.
• Por la conexión de acceso pueden establecerse conexiones
FR por canales B y H para el caso A) en que el FH ∉ LS, o
por B, H y D para el caso de que el FH ∈ LS
•Las conexiones FR pueden ser:
– Semipermanentes.
– Por demada.
-24-
Frame Relay
5.Redes Frame Relay y Conexiones de Acceso por RDSI: (cont.)
Circuitos Virtuales CV-FR o conexiones FR por
demada:
•Se inician por canal D con mensajes Q.933 (subconjuntos de
I.451/Q.931 con parametros para FR) en el campo de
información de tramas LAP-D de SAPI=0
•Se inician por canal B o H con mensajes Q.933
(subconjuntos de I.451/Q.931 con parametros para FR) en el
campo de información de tramas FR de DLCI=0.
•Sobre un mismo canal B, D o H pueden multiplexarse varios
CV-FR
•Todo esto es similar a los circuitos virtuales X.25 sobre
RDSI, pero en FR los CVs se estavblecen a nivel 2
-25-
TE
Envío de mensajes Q.931
por el canal D para el
establecimiento de un
canal B con el FH
Envío de mensajes Q.933
por el canal B (o D) para
la terminación de la
conexión lógica (CV)
Frame Relay
Envío de mensajes Q.931
por el canal D para la
terminación del canal B
con el FH
FH
Setup
Setup
Connect
Connect ACK
Envío de mensajes Q.933
por el canal B (o D) para
el establecimiento de una
conexión lógica (CV)
Frame Relay
Red Frame Relay
RDSI
Connect
Connect ACK
Setup
Setup
Connect
Connect
Connect ACK
Connect ACK
Disconnect
Disconnect
Release
Release
Complete
Disconnect
Release
Release
Complete
Disconnect
Release
Release
Complete
-26-
Release
Release
Complete
TE
Frame Relay
6. Formato de las trama FR:
•El protocolo LAP-F es similar a LAP-B y LAP-D, del
que se considera una extensión
•Se usa para intercambio de tramas de información
entre usuarios finales.
•LAP-F Core ofrece un servicio de transferencia no
fiable.
•Formato de trama de LAP-F Core:
FLAG
Bytes u
octetos
1
Dirección
2-4
Información
Variable
-27-
FCS
2
FLAG
1
Frame Relay
6. Formato de las trama FR. (cont.)
• La trama Frame Relay no tiene campo de control por
lo que existe un único tipo de trama que se utiliza para el
transporte de datos de usuario.
• No se realiza señalización en banda, una conexión lógica
sólo sirve para la transmisión de datos de usuario.
• Como la trama no tiene número de secuencia no es
posible realizar ni control de flujo ni control de errores:
no hay ACKs ni retransmisiones..
• La Red detecta errores y descarta tramas, pero no los
recupera.
• Si se desean estas funciones, deben ser implementadas
en los equipos terminales.
-28-
Frame Relay
6. Formato de las trama FR. (cont.)
• Delimitador o flag:
– Es 01111110 como en LAP-B y LAP-D.
– Delimitación en principio y final de la trama.
– Transparencia por técnica
inserción/extracción
de ceros.
G(x) =de
x +
x +x +1
16
12
5
• Secuencia de verificación de trama (FCS):
– Ocupa dos octetos que contienen la redundancia ciclica obtenida
con el polinómio CRC del CCITT :
G(x) = x 16 + x 12 +x 5 + 1
– Permite la detección de errores y desechar las tramas erroneas.
• Información: Contiene datos de usuario de nivel superior
o si se desea implementar controles extremo-extremo de
nivel 2 puede contener tramas LAP-D, LAP-B, etc.
-29-
Frame Relay
6. Formato de las trama FR. (cont.)
•Dirección utilizada en LAPF-Core:
8
EA: Extended Address.
C/R: Command Response
Bit.
6
5
4
3
2
1
DLCI
EA
C/R
(High order)
0 A) Campo de Dirección
DLCI
FEC BEC
EA
de 2 octetos (por defecto)
DE
1
(Low order)
N
N
8
7
8
7
FECN: Forward Explicit
Congestion Notification.
BECN: Backward Explicit
Congestion Notification.
DLCI: Data Link Connection
Identifier o Identificador de
la conexión FR o circuito
virtual (CV)
7
6
5
4
3
2
1
DLCI
EA
C/R
(High order)
0 B) Campo de Dirección
FEC BEC
EA
de 3 octetos
DLCI
DE
N
N
0
DLCI
EA
(Low order)
1
6
5
4
3
2
1
DLCI
EA
C/R
(High order)
0 C) Campo de Dirección
FEC BEC
EA
de 4 octetos
DLCI
DE
N
N
0
EA
DLCI
0
DLCI
EA
(Low order)
1
-30-
Frame Relay
6. Formato de las trama FR. (cont.)
• EA: Indica si es el último octeto del campo de dirección de
la trama (1) o continua el campo de dirección (0).
• C/R: No usdo en FR, pero puede ser usado por las
aplicaciones.
• FECN y BECN: Se se utilizan para control de congestión
y los veremos después .
– ¿Hay o no campo de control? ¡Esto es control aunque mínimo!
• DLCI: Campo de dirección que contiene el identificador
de CV
– Encada nodo de conmutación FR se crean tablas de relación entre
DLCI de cada enlace de entrada y el enlace y DLCI de salida.
-31-
Frame Relay
6. Formato de las trama FR.
DLCI (cont.)
– Es de significado local a cada extremo y a cada nodo
– DLCIs globales requeririan gestión global mediante tráfico de
control.
– El DLCI esta formado por 10, 17 o 24 bits que identifican
localmente un CV.
– Permite multiplexar varios CVs sobre un mismo canal.
– Si se construye el CV por canal D se asume el campo de dirección
de 2 octetos y los DLCI posibles estan en el rango 480-1007.
• Esto supone tener SAPIs 32-62 en 6 bits del primer octeto.
• Las tramas LAP-D y LAP-F se pueden multiplexar juntas en el canal
D y se distinguen por los SAPIs usados
-32-
Frame Relay
7. Funcionamiento de la red.
• Función de retransmisión de tramas como las vistas en una red
FR consiste su encaminado a traves de los nodos de
conmutación (Manejadores de tramas FH) según su DLCI.
a,1
Indica trama “a” con
DLCI=1
Señala un CV-FR
2
Es un enlace
físico entre
TE y el FH
-33-
TABLA DE ENCAMINAMIENTO DEL
MANEJADOR DE TRAMAS FR
ENTRADA
SALIDA
ENLACE
DLCII ENLACE DLCIO
1
2
3
2
5
6
2
1
2
3
3
2
3
6
I
0
1
2
1
2
1
5
MANEJADOR
Frame Relay
7. Funcionamiento de la red. (cont.)
• Observar:
– Movimiento de tramas,
– Cambio de DLCI,
– Tramas con DLCI=0
TE
van al FH, para el
A
control de llamada
– Multiplexación
TE
sobre un mismo
B
canal físico
Punto de Control
i,0
i,0
b,5
i,0
i,0
a,2
1
e,2
g,5
e,2
f,3
g,6
j,0
TE
h,0
d,1
2
3
c,1
C
a,2
TABLA DE
ENCAMINAMIENTO
f,1
CONMUTADOR DE TRAMAS
FH
(Frame Handler)
-34-
b,6
c,3
d,3
Frame Relay
7. Funcionamiento de la red. (cont.)
• Imaginar el encaminadocon con varios FH.
• Otras funciones:
– Análisis de FCS
– Descarga de tramas erroneas (recuperación por usuarios finales)
• La siguiente figura muestra lo mismo desde la perpectiva
de las conexiones individuales
–
–
–
–
Subniveles comunes: Físico y FR.
N-2 sobre FR según aplicaciones (¡FR no lo sabe!): DLCI=i
N-2 con Q.922 y N-3 con I.451 para llamadas FR al FH: (DCLI=0
N-2 con Q.922 y niveles superiores para gestión FR: DLCI=8.191
-35-
Frame Relay
7. Funcionamiento de la red. (cont.)
(DCLI= i)
(DCLI=0)
··············
Niveles
Superiores
Niveles
Superiores
Niveles
Superiores
N-2
N-2
N-2
I.451
Q.922
(DCLI=k)
(DCLI= j)
a)
b)
c)
(DCLI=
8.191)
Funciones
de Gestión
Q.922
N-2
SUBNIVEL FRAME RELAY
NIVEL FÍSICO
-36-
N-1
Frame Relay
• Añadir comparaciones de Stallings sobre comparación de
técnicas (comienzo tema 17)
-37-