Uni fiee rdsi sesion 11 frame relay 1

Facultad de Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Ingeniería de Telecomunicaciones

Redes Digitales de Servicios Integrados
(IT526M)
Frame Relay 1
Sesión: 11
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
• Arquitecturas
• Funcionamiento
• Frames
• Funciones
• Estructura
• FR vs X.25
• Análisis
• FR vs SMDS
• Caso práctico
• Contratación
Redes Digitales de Servicios Integrados • 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 8.000 bytes,
aunque por defecto es de 1.600
bytes.

Redes Digitales de Servicios Integrados Prof.
Ing. José C. Benítez P. 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 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).


• 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 extremo a
Ing. José C. Benítez P. extremo en el propio 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 a la red en un momento dado.


• 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
Prof. Ing. José C. Benítez P. "conmutación de paquetes". 38


• 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 dinámicamente.


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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