Uni fiee rdsi sesion 08a frame relay 1

Facultad de Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Ingeniería de Telecomunicaciones

Redes Digitales de Servicios Integrados
(IT526M)
Frame Relay 1
Sesión: 8a
Prof. Ing. José C. Benítez P.

Capitulo. RDSI-BA

ISDN-BB
Tecnologías Fast Packet
Frame Relay

Prof. Ing. José C. Benítez P. 2

Tecnología Fast Packet

Concepto:
Los conceptos sobre PS han producido nuevos
servicios de modo paquete de alto rendimiento,
denominados conmutación fast packet.



Características:
- Infraestructura de una red digital de alta velocidad.
- Baja tasa de error.
- Depende de los sistemas de usuario final para la
corrección de errores (y alguna detección de errores).

Los servicios fast packet al inicio fueron, de hecho,
inestables, las unidades de datos con errores son
desechados por la red, y los usuarios finales no eran
notificados de tal pérdida de datos.



Servicios:
• Frame relay
• Cell relay



Frame Relay
• Es conceptualmente similar a la PS VC.
• Las tramas pueden ser de tamaño variable, como muchos
paquetes en una PSN.
• Los host en una red Frame Relay establecen un VC antes del
intercambio de tramas, y la red desecha las tramas con
errores.
• La diferencia es que los host son responsables de una
comunicación fiable extremo a extremo.
• Frame Relay es un servicio en modo paquete adicional
para RDSI.



Cell Relay
• Es diferente a FR y a la PS, y usa una entidad de transmisión de tamaño
fijo denominada celda.
• La utilización de una celda de tamaño fijo permite realizar muchas
optimizaciones en los conmutadores de red y tiene mejores capacidades
de multiplexación estadística, permitiendo el transporte de muchos tipos
de tráfico, incluyendo voz, video, gráficos y datos

Existen dos tipos:
• Orientado a la conexión (es la base del modo
de transferencia asíncrono - ATM).
• Connectionless (es la base del servicio de
datos multimegabits conmutado - SMDS).


Frame Relay.
• Introducción.
• Tecnología.
• Fundamentos
• Arquitectura X.25
• Arquitectura FR
• Funcionamiento
• Frames
• Funciones
• Estructura
• FR vs X.25
• FR vs SMDS
• Caso práctico
• Contratación
• Ventajas y desventajas

Frame Relay. Introducción

•Frame Relay comenzó como un movimiento a
partir del mismo grupo de normalización que dio
lugar a X.25 y RDSI: El ITU (entonces CCITT).
•Sus especificaciones fueron definidas por ANSI,
fundamentalmente como medida para superar la
lentitud de X.25, eliminando la función de los
conmutadores, en cada "salto" de la red (control
de errores y de flujo).



•Frame Relay se define, oficialmente, como un servicio
portador RDSI de banda estrecha en modo de
paquetes, y ha sido especialmente adaptado para
velocidades de hasta 2 Mbps, aunque nada le impide
superarlas.
•Hasta hace algún tiempo, X.25 se ha venido utilizando
como medio de comunicación para datos a través de
redes telefónicas con infraestructuras analógicas, en las
que la norma ha sido la baja calidad de los MT, con una
alta tasa de errores.



•Esto justificaba los abundantes controles de errores y
sus redundantes mecanismos para el control de flujo,
junto al pequeño tamaño de los paquetes. En resumen,
se trataba de facilitar las retransmisiones para obtener
una comunicación segura.
•Frame Relay, por el contrario, maximiza la eficacia,
aprovechándose para ello de las modernas
infraestructuras, de mucha mayor calidad y con muy
bajos índices de error, y además permite mayores
flujos de información.



•Frame Relay, o "transmisión de tramas“, también ha sido
denominado "tecnología de paquetes rápidos" (fast
packet technology) o "X.25 para los 90´s“.
•Primera tecnología normalizada, con enlaces activos entre
ciudades norteamericanas, europeas y asiáticas.
•Frame Relay es similar que SMDS, un servicio público para
interconexión de redes de alta velocidad y bajo retraso.
•La diferencia entre ambos es que SMDS es un servicio sin
conexión ("connectionless"), mientras que Frame Relay
esta orientado a conexión ("connection oriented").



• Gracias a los esfuerzos principalmente del Frame Relay
Forum y compañías tales como Cisco, Digital Corp. y
otras; así como organismos ANSI y la ITU, Frame Relay
se ha convertido en una de las soluciones más
adecuadas para la interconexión de LANs.
• Frame Relay fue inicialmente concebido como un
protocolo para utilizar sobre interfaces RDSI y como
sucesor a los servicios basados en líneas dedicadas (T1
en EEUU y E1 en Europa).



• Las propuestas iniciales fueron entregadas por el
Sector de Estandarización de la ITU-T (International
Telecommunication Union - Sector Telecommunication
formalmente el CCITT (Comité Consultivo Internacional
Telegráfico y Telefónico) en 1984.
• Ya a principios de los 90 se entregan soluciones para un
servicio de datos multiplexados que permite la
conectividad entre el equipo del usuario y equipos de
red (p.e. switches).



• El trabajo sobre Frame Relay fue también tomado por
ANSI (American National Standards Institute) acreditado
por el comité de estándares T1S1 en los Estados Unidos.
• Debido al auge del número de dispositivos que
incorporan las tecnologías de conmutación X.25 , Frame
Relay y RDSI en una misma “caja” (FRAD: Multiprotocol
Frame Relay Access Devices), el número de usuarios de
esta tecnología creció enormemente.
• Actualmente se especifica en el estándar ITU-T I.233.


Frame Relay. Tecnología

• Frame Relay permite comunicaciones de datos por PS a
través del interfase entre dispositivos de usuario (por
ejemplo routers, bridges y hosts) y equipos de red (por
ejemplo los nodos de conmutación).
• Los dispositivos de usuario generalmente se conocen como
equipos terminales de datos (DTE), mientras los equipos de
la red, que hacen de interfaces con los DTEs, se les conoce
como equipos de terminación del circuito de datos (DCE).
• A esta interface se le denomina FRI: Frame Relay Interface.
• Esta interface esta basado en la estructura de la trama LAP-D
del canal D de señalización de la RDSI.


•La red que soporta el FRI puede ser o una red
pública/privada por portadora o una red de equipos
de propiedad del usuario sirviendo a la empresa.
•Generalmente se hace uso de una operadora que
disponga de dicho servicio por cuestiones prácticas.
•El término “Relay” implica que la trama de datos de la
capa 2 es conmutada en los nodos y procesada en los
puntos extremos de cada enlace de red .



•Dado que las LAN’s son "connectionless", podría
parecer que SMDS es más apropiado para cumplir
el cometido de la interconexión de las mismas.
•Sin embargo, la realidad es que, a pesar de que las
LAN’s, por si mismas, son "connectionless", se
emplean routers para su interconexión.


Frame Relay. Fundamentos

•Dichos routers suelen comunicarse mediante líneas
punto a punto, bien mediante circuitos o canales físicos,
mientras que en ATM, por ejemplo, en lugar de canales
físicos, se emplean conexiones.
•En Frame Relay, al ser un SOC, dichas conexiones son
totalmente equivalentes y coincidentes e incluso más
apropiadas, que los circuitos basados en redes de
routers y por tanto que las proporcionadas por SMDS.


Frame Relay. Fundamentos

•Frame Relay proporciona conexiones entre usuarios
a través de una red pública, del mismo modo que lo
haría una red privada con circuitos punto a punto.
•Su gran ventaja es la de reemplazar las líneas
privadas por un sólo enlace a la red.
•El uso de conexiones implica que los nodos de la red
son conmutadores, y las tramas deben de llegar
ordenadas al destinatario, ya que todas siguen el
mismo camino a través de la red.


Frame Relay. Arquitectura X.25


Frame Relay. Arquitectura FR


Frame Relay. Arquitecturas


Frame Relay. Funcionamiento

FRAD y FRND:

•Las FRN se construyen partiendo de un
equipamiento de usuario (UE) que se encarga de
empaquetar todas las tramas de los protocolos
existentes en una única trama Frame Relay.
•Las FRN también incorporan los nodos que
conmutan las tramas (NN) Frame Relay en función
del identificador de conexión, a través de la ruta
establecida para la conexión en la red.


Frame Relay. Funcionamiento
FRAD y FRND:
El UE se denomina FRAD (Frame Relay
Assembler/Disassembler o "Ensamblador/Desensamblador
Frame Relay" ) y el NN se denomina FRND (Frame Relay
Network Device o "Dispositivo de Red Frame Relay" ).
FRND
FRI FRI
FRAD FRND FRND FRAD

FRND


Frame Relay. Frames
Longitud de Tramas:
• Las tramas y cabeceras de
FR pueden tener
diferentes longitudes, ya
que hay una gran variedad
de opciones disponibles en
la implementación,
conocidos como anexos a
las definiciones del
estándar básico.
• La información transmitida
en una trama Frame Relay
puede oscilar entre 1 y
Redes Digitales de Servicios Integrados Prof.
8.000 bytes, aunque por
Ing. José C. Benítez P.
defecto es de 1.600 bytes.26

Frame Relay. Frames
Interoperatibilidad:

•A pesar del gran número de formas y tamaños FR
funciona perfectamente, y ha demostrado un muy alto
grado de interoperatibilidad entre diferentes
fabricantes de equipos y redes.
•Ello es debido a que, sean las que sean las opciones
empleadas por una determinada implementación de
red o equipamiento, siempre existe la posibilidad de
"convertir" los formatos de FR a uno común,
intercambiando así las tramas en dicho formato.


Frame Relay. Funciones
Resumen:
En FR:
• Los dispositivos del usuario se interrelacionan con la red de
comunicaciones.
• Los UD son los responsables del control de flujo y de errores.
• La red sólo se encarga de
• la transmisión y conmutación de los datos,
• indicar cual es el estado de sus recursos.

En el caso de errores o de saturación de los
nodos de la red, los UD solicitarán al otro
extremo, el reenvío de las tramas incorrectas y
si es preciso reducirán la velocidad de
transmisión, para evitar la congestión.

Frame Relay. Estructura
Connected oriented: • Las FRN son CON, como X.25,
SNA e incluso ATM.
• El identificador de conexión
(CI) es la concatenación de dos
campos de HDLC (High-level
Data Link Control), en cuyas
especificaciones originales de
unidad de datos se basa FR
(protocolo de la capa 2).
• Entre los dos campos HDLC
que forman el "identificador
de conexión de enlace de
datos" o DLCI (Data Link
Connection Identifier), se
insertan algunos bits de
Redes Digitales de Servicios Integrados Prof. control (CR y EA).
Ing. José C. Benítez P. 29

Control de flujo y congestión:
• Dado que los nodos conmutadores FR carecen de una estructura de
paquetes en la capa 3, que por lo general es empleada para
implementar funciones como el control de flujo y de la congestión
de la red, y que estas funciones son imprescindibles para el
adecuado funcionamiento de cualquier red, se decidió emplear,
para ello, algunos bits de la cabecera.

• Los tres más esenciales son:
• DE o "elegible para ser rechazada" (Discard Eligibility),
• FECN o "notificación de congestión explícita de envío" (Forward
Explicit Congestion Notification), y
• BECN o "notificación de congestión explícita de reenvío"
(Backward Explicit Congestion Notification).


• DE o "elegible para ser rechazada" (Discard Eligibility),
• FECN o "notificación de congestión explícita de reenvío"
(Forward Explicit Congestion Notification), y
• BECN o "notificación de congestión explícita de envío"
(Backward Explicit Congestion Notification).


Control de flujo y congestión: • DE: para identificar tramas que
pueden ser rechazadas en la red
en caso de congestión.
• FECN: con protocolos de sistema
final que controlan el flujo de
datos entre en emisor y el
receptor, como el mecanismo
"windowing" de TCP/IP; en teoría,
el receptor puede ajustar su
tamaño de "ventana" en respuesta
a las tramas que llegan con el bit
FECN activado.
• BECN: con protocolos que
controlan el flujo de los datos
Redes Digitales de Servicios Integrados Prof. extremo a extremo en el propio
Ing. José C. Benítez P.
emisor. 32



•La FRN es capaz de detectar errores, pero no de
corregirlos (en algunos casos podría llegar tan solo a
eliminar tramas).
•Es importante destacar que, en estos aspectos, Frame
Relay es incluso más avanzado que ATM, que carece de
capacidades explícitas FECN y BECN.
•Por otro lado, el bit CLP de ATM puede ser fácilmente
empleado para proporcionar la funcionalidad del bit DE.




•No se ha normalizado la implementación de las acciones de
los nodos de la red ni del emisor/receptor, para generar y/o
interpretar estos tres bits. Por ejemplo, TCP/IP no tiene
ningún mecanismo que le permita ser alertado de que la FRN
esta generando bits FECN ni de como actuar para responder
a dicha situación.
•Las acciones y funcionamiento de las redes empleando estos
bits permanecen como temas de altísimo interés y actividad
en el "Frame Relay Forum" (equivalente en su misión y
composición al "ATM Forum").

Frame Relay. X.25 vs FR

•El protocolo X.25 opera en la
capa 3 e inferiores del RM-OSI,
mediante la PS, a través de una
red de conmutadores, entre
identificadores de conexión.
•En cada salto de la red X.25 se
verifica la integridad de los
paquetes y cada conmutador
proporciona una función de
control de flujo.



•La función de control de flujo
impide que un conmutador X.25
envíe paquetes a mayor velocidad
de la que el receptor de los
mismos sea capaz de procesarlos.
•Para ello, el conmutador X.25
receptor no envía
inmediatamente la señal de
reconocimiento de los datos
remitidos, con lo que el emisor de
los mismos no envía más que un
determinado número de paquetes
Prof. Ing. José C. Benítez P.
a la red en un momento dado.
36


•FR realiza la misma función, pero
partiendo de la capa 2 e
inferiores.
•Para ello, descarta todas las
funciones de la capa 3 que
realizaría un conmutador de
paquetes X.25, y las combina con
las funciones de trama.
•La trama contiene así al
identificador de conexión, y es
transmitida a través de los nodos
de la red en lugar de realizar una
"conmutación de paquetes".


•Lógicamente, todo el control de
errores en el contenido de la
trama, y el control de flujo, debe
de ser realizado en los extremos
de la comunicación (nodo origen
y nodo destino).
•En la conmutación de paquetes
en X.25, un proceso de 10 pasos,
se convierte en uno de 5 pasos, a
través de la transmisión de
tramas.



•El procedimiento de control de errores y de flujo
empleado en Frame Relay, implica que los mismos
se realizan para el beneficio de la red misma, y no
para el de los usuarios.
•Si se hallan errores, la trama es rechazada. Es un
claro cambio de prioridades comparado con X.25.



•Actualmente, y como consecuencia de trabajos del
"Frame Relay Forum", se ha logrado definir unas
especificaciones de "interfaz de nodo de red" o NNI
(Network Node Interface).
•Una vez más, se demuestra que el uso de la
tecnología va siempre por delante de las propias
especificaciones y normalizaciones de la misma,
como en el caso de ATM.


Frame Relay. Análisis
Fácil y eficiente:
•La clave para que Frame Relay sea aceptado, al igual que
ocurrió con X.25, y también ocurrió con RDSI, es su gran
facilidad, como tecnología, para ser incorporado a equipos ya
existentes: routers, ordenadores, conmutadores,
multiplexores, etc., y que estos pueden, con Frame Relay,
realizar sus funciones de un modo más eficiente.
•Frame Relay es una solución ampliamente aceptada,
especialmente para evitar la necesidad de construir mallas de
redes entre routers, y en su lugar se multiplexan muchas
conexiones a lugares remotos a través de un solo enlace de
acceso a la red Frame Relay.

Frame Relay. SMDS vs FR



•El futuro de Frame Relay aparece como brillante, especialmente
si lo comparamos con el de SMDS, a pesar de que ambos están
destinados al mismo tipo de usuarios y comparten muchos
puntos en común.
•Frame Relay es un estándar, y SMDS no;
•SMDS requiere un hardware dedicado, y Frame Relay puede ser
implementado en software (por ejemplo en un router), y por
tanto puede ser mucho más economico;
•Frame Relay esta orientado a conexiones, como la mayoría de
las WAN’s y SMDS no lo esta, como los routers o las propias
LAN’s (pero a costa de mayor gasto y complejidad);



•Frame Relay puede "empaquetar" tramas de datos de cualquier
protocolo de longitud variable, mientras que en SMDS la
unidad de datos es una célula de longitud fija;
•La "carga del protocolo" (overhead) SMDS es muy alta, en torno
al 20%, frente a menos de un 5% en Frame Relay.
•En contra, podemos decir que Frame Relay sólo ha sido definido
para velocidades de hasta 1.544/2.048 Mbps. (T1/E1), mientras
que SMDS lo ha sido para hasta 45 Mbps. (T3).
•En cualquier caso, SMDS y Frame Relay NO soportan
aplicaciones sensibles al tiempo, al menos de forma estándar.


Frame Relay. Caso práctico
• Si el usuario "A" desea una
comunicación con el usuario
"B", primero establecerá un
Circuito Virtual (VC o Virtual
Circuit), que los una.
• La información a ser enviada
se segmenta en tramas a las
que se añade el DLCI.
• Una vez que las tramas son
entregadas a la red, son
conmutadas según unas
tablas de enrutamiento que
se encargan de asociar:
• cada DLCI de entrada
• a un puerto de salida y
• un nuevo DLCI.

• En el destino, las tramas son
reensambladas.
• En la actualidad las redes
públicas sólo ofrecen Circuitos
Virtuales Permanentes (PVC o
Permanent Virtual Circuit).

En el futuro podremos disponer
de Circuitos Virtuales
Conmutados (SVC o Switched
Virtual Circuit), según los cuales el
usuario establecerá la conexión
mediante protocolos de nivel 3, y
el DLCI será asignado
Prof. Ing. José C. Benítez P. dinámicamente. 47

Frame Relay. Contratación

A la hora de contratar un enlace Frame Relay, hay que tener en
cuenta varios parámetros:

• Vt (la velocidad máxima del acceso),
que dependerá de la calidad o tipo de
línea empleada.
• CIR (velocidad media de transmisión o
Committed Information Rate), es la
velocidad que la red se compromete a
servir como mínimo. Se contrata un
CIR para cada PVC o bien se negocia
dinámicamente en el caso de SVC’s.



A la hora de contratar un enlace Frame Relay, hay que tener en
cuenta varios parámetros:
•Bc (El Committed Burst Size) es el
volumen de tráfico alcanzable
transmitiendo a la velocidad media
(CIR).
•Be (La ráfaga máxima o Excess Burst
Size ) es el volumen de tráfico
adicional sobre el volumen alcanzable.


Para el control de todos estos
parámetros se fija un intervalo de
referencia (tc).
Así, cuando el usuario transmite
tramas, dentro del intervalo tc, a la
velocidad máxima (Vt), el volumen
de tráfico se acumula y la red lo
acepta siempre que este por debajo
de Bc.
Pero si se continúa transmitiendo
hasta superar Bc, las tramas
empezarán a ser marcadas mediante
el bit DE (serán consideradas como
desechables).



Por ello, si se continúa
transmitiendo superando
el nivel marcado por
Bc+Be, la red no admitirá
ninguna trama más.
Por supuesto la tarificación
dentro de cada volumen
(Bc/Be) no es igual, puesto
que en el caso de Be, existe
la posibilidad de que las
tramas sean descartadas.


Frame Relay. Ventajas y desventajas

•Su ventaja, como servicio público es evidente.
•El ser un servicio público también llega a ser un
inconveniente, desde el punto de vista de la
percepción que el usuario puede tener de otros
servicios como X.25, y que han llevado, en los
últimos años, a las grandes compañías, a crear sus
propias redes, con sus propios dispositivos
(fundamentalmente multiplexores, conmutadores y
routers) y circuitos alquilados.



•El inconveniente de esas grandes redes, además de su alto
coste por el número de equipos necesario, es el número
de circuitos que pueden llegar a suponer y el intrincado
laberinto que ello conlleva; por otro lado, se pueden llegar
a generar cuellos de botella en determinados puntos, y
grandes congestiones en toda la red.
•Frame Relay permite una mayor velocidad y prestaciones,
y permite que un mismo circuito sirva a varias conexiones,
reduciendo, obviamente, el número de puertos y circuitos
precisos, y por tanto el coste total.



•Frame Relay sigue siendo una tecnología antigua, ya que
no inventa nuevos protocolos ni mejora los dispositivos de
la red, sino que se limita a eliminar parte de la carga de
protocolo y funciones de X.25, logrando mejorar su
velocidad.
•El resultado es una red más rápida, pero no una red
integrada.
•Además, dado que Frame Relay está orientado a
conexión, todas las tramas siguen la misma ruta a través
de la red, basadas en un identificador de conexión.



•Pero las redes orientadas a conexión son susceptibles
de perderla si el enlace entre el nodo conmutador de
dos redes falla.
•Aún cuando la red intente recuperar la conexión,
deberá de ser a través de una ruta diferente, lo que
cambia el retraso extremo a extremo y puede no ser lo
suficientemente rápido como para ser transparente a
las aplicaciones.


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