O documento fornece uma visão geral sobre o protocolo Frame Relay. Ele explica que o Frame Relay é um protocolo de comutação de pacotes para redes de longa distância que conecta redes locais de forma mais eficiente do que linhas dedicadas. O documento também descreve os circuitos virtuais permanentes (PVCs) e circuitos virtuais chaveados (SVCs) utilizados pelo Frame Relay, assim como conceitos como taxa de informação comprometida (CIR) e explosões.

1. Frame Relay

2. Visão Geral – Aula 1 O que é Frame Relay? Circuitos Frame Relay

3. 1. O que é Frame Relay? Protocolo de chaveamento por pacotes para redes de longa distância, que provê conectividade entre redes locais. Originalmente, parte do padrão ISDN. O ISDN foi uma tentativa de digitalização completa do sistema de telefonia. Como uma evolução do sistema, utilizava comutação de circuitos, que não é a solução adequada para transmissão de dados.

4. Para a época do desenvolvimento do ISDN (década de 1970), a tecnologia disponível de comutação de pacotes, X.25, não suportava o modelo ISDN de separação de dados de informações de controle, o que levou ao desenvolvimento do frame relay, como componente da tecnologia de chaveamento de pacotes do ISDN para transmissão de dados. Frame Relay

5. Antes do frame relay, as redes eram interconectadas por linhas dedicadas ponto a ponto ou X.25. A necessidade de interconexão entre redes locais numa topologia em malha completa, levou a busca de soluções mais eficientes para redução dos custos de manutenção de linhas dedicadas (privadas) para cada conexão e da complexidade do projeto de rede. Frame Relay

6. Redes com linhas privadas necessitam de pelo menos um circuito para conectividade entre redes locais: a) configuração em estrela Frame Relay

7. Frame Relay configuração parcialmente interligada configuração totalmente interligada

8. Rede com comutadores frame relay Redes remotas interconectadas através de switches frame-relay Comutação na camada de enlace Frame Relay

9. O frame-relay provê uma única conexão em vez de múltiplas conexões, reduzindo custos de conectividade, a complexidade do esquema da rede, sua manutenção e análise. Cada rede local necessita apenas de uma ligação na nuvem para total interconectividade entre as cinco redes. Os custos do frame-relay NÃO são baseados na distância, e os circuitos não precisam necessariamente ser permanentes. Frame Relay

10. 2. Circuitos Frame Relay Frame relay: protocolo orientado à conexão que utiliza circuitos virtuais. Circuitos virtuais permitem que dados de múltiplos sítios possam ser transmitidos pela mesma ligação concorrentemente. O frame relay utiliza PVCs (Permanent Virtual Circuits) . PVCs são conexões lógicas ao invés de conexões físicas. Também suporta SVCs (Switched Virtual Circuits) . SVCs são estabelecidos dinamicamente.

11. PVC – Circuito Virtual Permanente Semelhanças com linhas privadas: Ambos usam circuitos permanentes Os PVCs têm uma ligação pré-determinada entre origem e destino, como as linhas privadas. Os PVCs parecem circuitos privados porque o frame relay, como um protocolo orientado à conexão, primeiro estabelece uma conexão entre nós antes de qualquer troca de dados.

12. Diferenças: PVCs são circuitos virtuais, não circuitos dedicados. Isso significa que a largura de banda é compartilhada entre múltiplos sítios, em vez de ser dedicada entre dois. PVCs provêem conexões não dedicadas por um meio comum. Isso é alcançado pela multiplexação de uma ligação física, para que ela possa ser compartilhada entre múltiplas transmissões de dados (Multiplexação estatística). PVC – Circuito Virtual Permanente

13. PVC Simples e PVC Duplo PVCs simples: fluxo de dados unidirecional (a)

14. PVC Simples e PVC Duplo

15. PVC Simples e PVC Duplo PVCs duplos: fluxo de dados bidirecional (b) PVCs duplos são úteis para esquemas de rede totalmente entrelaçados. Esquemas de redes totalmente entrelaçados exigem n ( n -1)/2 PVCs duplos, onde n é o total de redes locais interconectadas.

16. Taxa Garantida de Informação (CIR – Commited Information Rate) Vazão (Throughput) que o provedor garante atender sob cargas de rede normais. Designado a um PVC como parte da configuração da rede. O provedor calcula a quantidade média de tráfego transmitida por um PVC durante um período de tempo especificado (1 segundo, por exemplo). Com essa informação, o provedor determina a largura de banda sendo consumida.

17. CIR > média  taxa garantida. CIR < média  entrega não garantida. Informação crítica tanto para o custo quanto para o desempenho da rede. CIR com valor baixo resultará em quadros perdidos quando a rede ficar congestionada. Taxa Garantida de Informação (CIR – Commited Information Rate)

18. PVCs simétricos e assimétricos

19. PVC Simétrico Mesma largura de banda para fluxos de entrada e saída PVC assimétrico Uma das melhores características do frame relay Flexibilidade Ideal para aplicações cliente-servidor Economia PVCs simétricos e assimétricos

20. Explosões ou Rajadas Transmissões que excedam a CIR serão transmitidas pelo provedor de serviços numa estratégia de “melhor esforço”. Ou seja, o provedor tenta entregar os dados, mas não garante a entrega. Transmissões que excedam a CIR são denominadas rajadas ou explosões (burst) .

21. Dois tipos de rajadas: B c (Commited Burst – Explosão Comprometida) quantidade máxima de dados que o provedor garante entregar num período de tempo T. CIR = B c /T. Normalmente CIR = B c , pois, T = 1 segundo. B e (Excessive Burst – Explosão Excedente) quantidade máxima de dados não garantidos que o provedor tentará entregar num período específico de tempo. Explosões ou Rajadas

22. Portanto, concluímos: um provedor garante uma explosão comprometida de Bc bits e tentará entregar, mas não garantirá, um máximo de Bc + Be bits. Explosões ou Rajadas

23. Por exemplo, um PVC com um CIR designado de 128 Kbps pode ter associado o suporte a rajadas excedentes de 64 Kbps. Desse modo, o provedor tentará suportar transmissões de até 192 Kbps. Explosões ou Rajadas

24. CIR e Sobreassinatura Sobreassinatura – condição onde a conexão do cliente ao comutador frame relay é menor que a largura de banda total garantida pelo provedor. Essa condição depende da velocidade de porta do roteador da rede local que provê conectividade à rede frame relay. Dependendo da política da empresa contratante, as velocidades de porta podem ser menores, iguais ou maiores que a soma dos CIRs contratados.

25. Nem todos os provedores permitem sobreassinatura. Os provedores tentarão entregar os quadros que excedam um CIR se duas condições ocorrerem. Primeiro, as rajadas não podem ser maiores que a velocidade de porta e, o provedor deve ter disponível largura de banda dentro de sua rede para acomodar a rajada. CIR e Sobreassinatura

26. CIR e Sobreassinatura Regra geral: um CIR não deve exceder 70% da velocidade de porta. Exemplo, para um CIR = 256 Kbps, a velocidade de porta não deve ser menor que 384 Kbps. Por outro lado, devido à natureza do frame relay (multiplexação estatística e uso de buffers nos comutadores), em algumas situações pode ser possível que os dados sejam entregues mesmo com sobreassinaturas.

27. Outro ponto interessante é que um cliente pode estabelecer um CIR igual a zero. Isso permite definir uma cota precisa da necessidade de largura de banda pelo cliente. Pode implicar em custos maiores. Um CIR igual a zero implica que todo quadro é uma rajada, portanto, a entrega não é garantida. CIR e Sobreassinatura

28. CIR e Sobreassinatura

29. Observações sobre a CSU/DSU Equipamento exigido por linhas T1 Regenera o sinal Monitora a linha quanto a distorções Terminação elétrica apropriada Enquadramento Trabalha exclusivamente com sinais digitais Promove uma interface entre um dispositivo de computação digital e um meio de transmissão digital

30. SVC – Circuito Virtual Chaveado Semelhantes aos PVCs, quanto ao estabelecimento de circuitos virtuais e CIRs. Com PVCs dois sítios são interconectados de maneira similar a linhas privadas. Diferença: PVCs são compartilhados por outros assinantes numa rede frame relay.

31. Com SVCs, os circuitos são estabelecidos dinamicamente e removidos ao final da transferência de dados. SVCs são conexões lógicas dinâmicas em vez de conexões lógicas permanentes. Portanto, provêem conectividade por demanda e chaveada. Analogia com a PSTN. SVC – Circuito Virtual Chaveado

32. Vantagens dos PVCs Grande disponibilidade Esquemas simples Equipamento mais barato Comparação entre PVCs e SVCs

33. Desvantagens dos PVCs Os circuitos são permanentes (alto custo). Novas conexões demandam o estabelecimento de um novo circuito. Desse modo, o crescimento no número dos PVCs pode ser difícil de gerenciar. Por exemplo, uma organização com 50 sítios demandará (50)(49)/2 = 1225 PVCs para uma rede totalmente entrelaçada. Para a interconexão de 100 sítios, serão necessários 4950 PVCs. Comparação entre PVCs e SVCs

34. Vantagens dos SVCs São mais versáteis, otimizando o consumo de largura de banda Desvantagens Pouca disponibilidade pelos provedores de serviço Projeto mais complexo Comutadores mais sofisticados Comparação entre PVCs e SVCs