Kadru retranslēšana

ISDN nespēj nodrošināt mūsdienu prasībām atbilstošus pārraides ātrumus. Tādēļ, virzoties uz ātruma palielināšanu, 90.tajos gados uz ISDN bāzes tika izstrādātas lielātruma tehnoloģija vai kadru retranslācijas (Frame Relay) protokols.

Frame Relay (kadru retranslēšana) ir liela ātruma globālo tīklu (WAN) protokols, kas darbojas OSI etalonmodeļa fizikālajā un kanāla slāņos. Frame Relay parasti lieto, lai veidotu pastāvīgus virtuālos kanālus. Frame Relay ir uz datagrammām orientēts tīkls, kurā pārraida nenumurētus kadrus. Pēdējā laikā tas sekmīgi aizvieto X.25 protokolu steku kvalitatīvos tīklos.

Sākotnēji to plānoja kā protokolu lietošanai ISDN interfeisos, un priekšlikumi, ko iesniedza CCITT 1984.g., virzīti uz šo mērķi. Arī ANSI akreditētā T1S1 standartu komitejā ASV strādāja pie Frame Relay.

Protokola darbības pamatprincipi

Frame Relay nodrošina datu pārraidi ar pakešu komutāciju starp lietotāja iekārtām un tīkla iekārtu. Lietotāja iekārtas sauc par datu gala iekārtu, bet tīkla iekārtu, kas nodrošina saskaņošanu ar DTE, sauc par datu ķēdes galiekārtu.

Tīkla interfeisa jomā Frame Relay ir tāds pats protokola tips, kā X.25, kas paredzēts zemas kvalitātes tīkliem, bet būtiski atšķiras no X.25 pēc funkcionālām iespējām un pēc formāta. Frame Relay ir protokols kvalitatīvām līnijām ar lielāku informācijas plūsmu, nodrošinot augstāku produktivitāti un efektivitāti.

Frame Relay darbojas savienojuma režīmā tātad pārraidei izmanto loģisko savienojumu starp katru iekārtu pāri. Katra virtuālā ķēde nodrošina divvirzienu komunikāciju un tiek unikāli identificēta ar kanāla slāņa savienojuma identifikatoru.

Frame Relay nodrošina datu pārraides ar pakešu komutāciju caur interfeisu starp lietotāja iekārtām (piemēram, maršrutētājiem, tiltiem, resursdatoriem) un tīkla iekārtu (piemēram, komutācijas mezgliem). Lietotāja iekārtas sauc par datu gala iekārtu (DTE), bet tīkla iekārtu, kas nodrošina saskaņošanu ar DTE, sauc par datu ķēdes galiekārtu (DCE). Tīkls, kas nodrošina Frame Relay interfeisu, var būt:

publiskais datu pārraides tīkls ar nesēja izmantošanu, vai
tīkls, kurš atrodas privātīpašumā un apkalpo atsevišķu uzņēmumu.

Tīkla interfeisa lomā Frame Relay ir tāds pats protokola tips, kā X.25, kas paredzēts zemas kvalitātes tīkliem, bet būtiski atšķiras no X.25 pēc funkcionālām iespējām un pēc formāta. Frame Relay ir protokols kvalitatīvām līnijām ar lielāku informācijas plūsmu, nodrošinot augstāku produktivitāti un efektivitāti.

Frame Relay kanāla slānis darbojas savienojuma režīmā. Tas nozīmē, ka datu pārraidei izmanto loģisko savienojumu starp katru iekārtu pāri. Šo servisu realizē, izmantojot Frame Relay virtuālo ķēdi, kas ir loģiskais savienojums starp divām galiekārtām (DTE) caur jebkuru skaitu Frame Relay tīkla ar pakešu komutāciju (PSN) mezglu. Katra virtuālā ķēde nodrošina divvirzienu komunikāciju starp DTE un tiek unikāli identificēta ar kanāla slāņa savienojuma identifikatoru (data-link connection identifier — DLCI). Multipleksēšana (blīvēšana) tiek izpildīta ar statistikas palīdzību. Tas ir laikdales multipleksēšanas tehnikas (TDM) paveids informācijas plūsmu kopas uzturēšanai. Frame Relay statistiskā multipleksēšana nodrošina elastīgāku un efektīvāku pieejamās caurlaides joslas izmantošanu. To izmanto bez TDM lietošanas vai arī kā papildus līdzeklis kanāliem, kuri jau ir apgādāti ar TDM sistēmām. Izmantojot TDM, kopējo pārraides laiku sadala atsevišķos laika intervālos un piešķir katram datu kanālam savu, periodiski atkārtojošos intervālu, neatkarīgi no tā, vai stacijai ir dati pārraidei. Pielietojot FDM, katram datu kanālam tiek izmantota atsevišķa nesējfrekvence. Statistiskajā multipleksēšana ir laikdales multipleksēšanas paveids, kur kopēja kanāla caurlaides joslu piešķir dinamiski jebkuram datu kanālam, kam šobrīd ir informācija pārraidei, bet nevis visiem datu kanāliem pēc kārtas. X.25 aptver 3 zemākos slāņus, bet Frame Relay tikai divus.

Otra svarīga protokola Frame Relay īpašība ir tā, ka tas izmanto jaunākos globālo tīklu pārraides tehnoloģijas sasniegumus. Agrākos WAN protokolus, piem., X.25, izstrādāja laikā, kad pārsvarā bija datu pārraides analogu sistēmas un vara nesēji. Šiem pārraides kanāliem ir daudz mazāks drošums, nekā tagad pieejamiem kanāliem ar optiskas šķiedras nesēju un ciparu datu pārraidi. Ciparu līnijas, piemēram, nodrošina praktiski bezkļūdainu (uz 99,9 procentiem) datu pārraidi. Šādos datu pārraides kanālos kanālu slāņa protokoli nelieto kļūdu labošanas algoritmus, jo tie prasa ievērojamu laika patēriņu, atstājot to izpildīšanai augstākos protokola slāņos. Tādēļ iespējamas augstāka produktivitāte un efektivitāte bez informācijas veseluma zaudējuma. Frame Relay ietver sevī pārbaudes algoritmu ar cikliskā redundances koda (CRC) palīdzību bojāto bitu atrašanai (kā rezultātā dati var tikt noraidīti), taču tajā nav mehānismu bojāto datu koriģēšanai ar protokola līdzekļiem (piemēram, to atkārtotās pārraides ceļā dotajā protokola slānī).

Vēl atšķirība starp Frame Relay un X.25 ir skaidri izteiktas plūsmas vadības trūkums katrai virtuālai ķēdei. Pašlaik, kad vairums augstāko slāņu protokolu efektīvi pilda plūsmas vadības algoritmus, šīs funkcionālās iespējas nepieciešamība kanāla slānī mazināta. Tādēļ Frame Relay neietver skaidri izteiktas plūsmas vadības procedūras, kuras ir liekas šīm procedūrām augstākos slāņos. To vietā lieto vienkāršu mehānismu — paziņojumu par pārblīvi, kas ļauj tīklam informēt lietotāja iekārtu, ja tīkla resursi ir tuvu pārblīves stāvoklim. Šādi paziņojumi brīdina augstāko slāņu protokolus, ka vajadzīga plūsmas vadība.

Ziņojumi par virtuālo ķēžu stāvokli nodrošina sakarus un sinhronizēšanu starp tīklu un lietotāja iekārtu, periodiski ziņojot par jaunu PVC eksistēšanu un jau esošo PVC likvidēšanu, un lielākā daļā gadījumu nodrošinot informāciju par PVC veselumu. Ziņojumi par virtuālo ķēžu stāvokli novērš informācijas nosūtīšanu “melnajos caurumos”, t.i. caur PVC, kuri vairs neeksistē.

Vairākpunktu adresācija Ļauj sūtītājam pārraidīt vienu datu bloku, bet piegādāt to caur tīklu vairākiem saņēmējiem. Šādā veidā daudzpunktu adresācija nodrošina efektīvu maršrutēšanas protokola un adreses rezolūcijas procedūru ziņojumu, kurām parasti jābūt vienlaicīgi nosūtītām vairākos galapunktos, transportēšanu.

Globālā adresācija Piešķir savienojumu identifikātoriem globālo, nevis lokālo nozīmi, pieļaujot to izmantošanu noteikta interfeisa identificēšanai ar Frame Relay tīklu. Globālā adresācija padara Frame Relay tīklu līdzīgu LAN adresācijas terminos; tātad, adreses rezolūcijas protokoli darbojas Frame Relay tāpat, kā tie darbojas LAN.

Pārblīves pārvaldība

Šim protokolam ir pārblīves pārvaldība, kas tiek organizēta ar katra DLCI baita beigās paplašinātas adreses bitu. Paziņojumi tiek pārbaudīti tiešā virzienā un pretējā virzienā. Būtība ir tā, ka FECN vai BECN vērtības var pārsūtīt augstākā slāņa protokolam, kurš veiks attiecīgas plūsmas vadības rīcības.

“Paziņojumi par izteiktu pārblīvi tiešā virzienā” (Forward-explicit congestion notification — FECN) bitu uzstāda Frame Relay tīkls datu blokā, lai ziņotu DTE, kas pieņem šo bloku, ka uz trakta ir pārblīve.

“Paziņojumi par izteiktu pārblīvi pretējā virzienā” (Backward-explicit congestion notification — BECN) bitu uzstāda Frame Relay tīkls datu blokos, kas pārvietojas pretējā virzienā, kurā pārvietojas datu bloki, kas satika pārblīvētu traktu.

Grupu adresācija (multicasting)

Vairākpunktu adresācijas grupas tiek apzīmētas ar secību no 4 rezervētām DLCI vērtībām (no 1019 līdz 1022). Datu blokus, ko sūta kāda iekārta, kas lieto vienu no rezervētiem DLCI, tiražē tīkls un sūta visiem grupas ar doto apzīmējumu izejas punktiem. Tie paziņo lietotāja iekārtām par grupu ar vairākpunktu adresāciju papildināšanu, likvidēšanu un klātbūtni. Tīklos, kur lieto dinamisko maršrutēšanu, maršrutu informācijai jāapmainās starp lielu skaitu maršrutētāju. Maršruta ziņojumus var efektīvi nosūtīt datu bloku ar vairākpunktu adresācijas DLCI izmantošanas ceļā. Tas nodrošina ziņojumu nosūtīšanu konkrētām maršrutētāju grupām.

Pārraides ātrumi

Tipiski ir ātrumi diapazonā no 56 Kb/s līdz 2 Mb/s, kaut gan Frame Relay tehnoloģija var nodrošināt arī gan zemākus, gan augstākus ātrumus.

Ir realizācijas, kuras ir spējīgas operēt ar sakaru kanāliem, kuru caurlaidspēja ir >45 Mb/s (DS3).

Tā arī atbalsta šķiedru savienojumus līdz pat 2,4 Gb / s.

Frame relay priekšrocības

Var savienot lielu skaitu vietu;

Liels pārraides ātrums;

Multiprotokolu vide;

Samazina tīkla izmaksas;

Piemērots interaktīvam vai blīvam trafikam;

Izmanto plaši sadalītu vietu savienošanai.

Protokola konkurenti

ATM tehnoloģija būtiski atšķiras no Frame Relay, tomēr — izmantojot fiksētu garumu, nevis mainīgas garuma paketes, un tiem ir nepieciešama dārgāka aparatūras darbība.

Frame Relay galu galā saskārās ar daudz spēcīgāku konkurenci no MPLS (daudzprotokolu marķējuma komutācija). MPLS metodes ir kļuvušas plaši izmantotas interneta maršrutētājos, lai efektīvi iespējotu Virtual Private Network (VPN) risinājumus, kas iepriekš būtu prasījuši Frame Relay vai līdzīgus risinājumus.