Прочие дополнительные возможности и развитие Frame Relay

Было предложено множество дополнительных механизмов для расширения возможностей сетей Frame Relay.

Интересной дополнительной возможностью является групповая рассылка кадров. Отдельный источник данных может несколько раз посылать кадр получателям без его многократной генерации. Копированием кадра занимается сеть. Это может существенно уменьшить трафик в сети, устраняя двойные кадры в магистрали (backbone).

Групповая рассылка не получила широкого применения в LMI, потому что сообщения групповой рассылки не указывали место генерации сообщения. Кроме того, чтобы быть применимым в стандартных маршрутизаторах и протоколах разрешения адреса этот механизм требовал использования одной из глобальных адресных схем для установки соответствия физического адреса устройства и адреса устройства из поля данных кадра групповой рассылки. Всестороннее развитие службы групповой рассылки Frame Relay проводится FRF.

Способность сети Frame Relay поддерживать большое число протоколов привело к появлению стандартизированного метода инкапсуляции. Метод был предложен членами FRF, представлен в IETF и осуществлен в изделиях производителей.

В случае обычного использования DLCI имеет только локальное значение. Это означает, что каждый DLCI определяет канал связи от данного порта до одного из 1024 других портов сети. Тот же самый номер DLCI может многократно использоваться в различных портах. Таким образом, порт может иметь до 1024 DLCI. Число адресов в сети теоретически не ограничено. В LMI применяется глобальная схема адресации. В этом случае кадры, исходящие из разных портов, но имеющие одинаковый DLCI будут иметь одного и того же получателя. Это упрощенный подход, который разрешает иметь 1024 DLCI в сети, так как адреса являются глобальными и не могут использоваться в другом порту. Глобальная адресация может упростить обращение к объектам в небольших сетях, однако это противоречит стандартам ANSI и ITU-T, и этого нужно избегать. В частности, при использовании глобальных адресов было бы невозможно соединить частную сеть с сетью общего пользования или с другой частной сетью. Стандарты резервируют 32 DLCI для внутреннего использования сети, делая 992 DLCI доступными для использования.

Для большинства сетевых приложений размер поля DLCI десять бит вполне достаточен. Для больших сетей стандарт ANSI предусматривает биты "расширения адреса" (EA) в заголовке кадра, как было показано на рисунке 5. Они могут быть установлены для увеличения заголовка до трех или четырех байт, увеличивая разрядность DLCI и расширяя диапазон возможных адресов.

ANSI и ITU-T определили стандарты для коммутируемых виртуальных каналов (SVC) в сетях Frame Relay. Эти стандарты основаны на ISDN DSSS No.1. Они определяют механизм, позволяющий устройству пользователя устанавливать (или разрывать) виртуальное соединение. Сейчас применение PVC достаточно для большинства сетевых задач, но применение SVC может оказаться важным для будущего использования в сетях общего пользования и для большинства частных сетей. Одна из наиболее важных практических задач использования SVC состоит в упрощении управления виртуальными каналами в большой сети.

Передача управляющих сигналов в сетях Frame Relay является необязательной, но необходимой для эффективной работы. Стандарт ANSI определяет два метода сигнализации о перегрузке в сети:

- использование битов ECN;

- использование сообщения CLLM.

Данные методы реализуют явное уведомление о перегрузке. Некоторые протоколы высших уровней могут реагировать на неявное уведомление о перегрузке, которое выражается в анализе задержки в сети или потери кадров. Оконечное устройство должно быть способно уменьшить нагрузку на сеть при получении уведомления о перегрузке. В соответствии со стандартами устройство может не реагировать на уведомление о перегрузке и не снижать нагрузку на сеть. Стандарты ANSI и ITU-T определяют механизм сообщения о состоянии PVC в интерфейсе Frame Relay. Использование бита "разрешение сброса" является инструментом повышения производительности сети и гарантии соответствующего уровня обслуживания. Дополнительные возможности, такие как групповая рассылка, мультипротокольная инкапсуляция и использование коммутируемых виртуальных каналов, призваны увеличить возможности сетей.

Использование постоянных виртуальных каналов означает, что все соединяющие оконечные устройства виртуальные каналы определены оператором сети. Однако активный путь трафика от узла к узлу может быть выбран из нескольких возможных. При самом примитивном подходе оператор сети должен определить на путь (и несколько дополнительных путей) от узла к узлу. Эти пути должны быть отражены в маршрутных таблицах узлов или, что менее надежно, в центральной системе управления сетью. Генерация такой таблицы отнимает достаточно много времени для обеспечения оптимальной маршрутизации в большой сети. Более эффективным является определение маршрутных таблиц автоматически системой управления сетью. Это приводит к уменьшению рабочей нагрузки оператора сети, но все же представляет недостаточно оптимальное решение.

Лучший подход состоит в том, чтобы маршрут определялся автоматически в узлах коммутации. В случае отказа канала или при последовательной перегрузке сеть должна автоматически и динамически найти лучший доступный дополнительный маршрут. В наиболее сложных подходах предполагается, что в каждом узле заложен маршрут каждого PVC, и при выборе маршрута узел способен учесть различные типы каналов (например, спутниковый, наземный, комбинированный, и т.д.) для гарантии автоматической оптимизации использования ресурсов сети для различных категорий пользователей. Архитектура сети и система управления сетью должна предоставить оператору сети способность "настроить" автоматическую маршрутизацию для соответствия потребностям сети.

Определение перегрузки и способы выхода из перегрузки

Имеются различные способы определения перегрузки. Наиболее простой подход состоит в том, чтобы распознать перегрузку по удалению кадров. Более совершенные алгоритмы контролируют внутренние параметры, например, длину очереди, чтобы обнаружить перегрузку прежде, чем это приведет к удалению кадров. При обнаружении перегрузки сеть должна разумно принять решение о том, какие источники должны уменьшить входную нагрузку. Выборочный подход намного лучше (и справедливее) чем общий подход, когда замедляются все источники трафика.

В случае перегрузки узлы должны принять решение об удаление кадров. Самый простой подход состоит в том, что кадр выбирается наугад. В этом случае увеличивается число оконечных устройств, которые должны вести восстановление кадров из-за их потери. Возможно улучшить работу сети, отказываясь от кадров в конкретном PVC, так как многократное восстановление одного кадра проще.

Как обсуждалось во второй главе, использование бита DE - мощный механизм для оптимизации решения об удалении кадра, и используется как в пограничных, так и во внутренних транзитных узлах сети. Этот механизм может использоваться как инструмент для обеспечения гарантируемого уровня обслуживания пользователям. Каждый пользователь выбирает "Гарантированную скорость передачи данных " (CIR), которая определяет потребность пользователя для передачи трафика в течение определенного периода времени. Сеть измеряет пользовательский трафик через определенные интервалы. Если пользователь посылает данные со скоростью не большей, чем CIR, сеть не будет изменять бит DE, и кадр гарантированно будет передан по сети. Если скорость превысит CIR в течение данного периода времени, то входной узел установит бит DE на избыточных кадрах и будет продолжать передавать эти кадры, если сеть не перегружена. Наконец, если скорость поступления кадров окажется выше максимальной, то все избыточные кадры будут удаляться и не будут влиять на других пользователей.

Рис.13 Использование CIR обеспечивает гарантируемый уровень производительности.

Рисунок 14 иллюстрирует, как CIR может использоваться в сети Frame Relay для двух пользователей, имеющих постоянную скорость доступа Т1. Высокая скорость желательна для того, чтобы время задержки в сети было низким. Но так как трафик "взрывной", скорость нормального трафика для большинства пользователей будет несколько ниже, чем полная скорость в канале даже в течение пиковых часов. Трафик пользователя "H" может составить в среднем 512 Kбит/с в течение пиковых периодов. Пользователь "L" имеет меньшие требования к трафику, чья пиковая потребность составляет в среднем 64 Kбит/с.

При использовании бита DE и с учетом “измерения” трафика сеть может гарантировать предсказуемый уровень обслуживания. Эта способность может быть весьма ценной. Такой механизм используется в сетях общего пользования или корпоративных с ведомственной системой оплаты. Там, где оплата не используются, этот метод может быть применим для проектирования и управления сетью, чтобы каждый пользователь получил соответствующий уровень обслуживания.

Дальнейшая работа по организации сети Frame Relay состоит в использовании уровней приоритетов для трафика Frame Relay. Данные с более высоким приоритетом получили бы наименьшую задержку по сравнению с кадрами более низкого приоритета и гарантию доставки (более низкая вероятность удаления кадра). Эта особенность важна в сетях, которые поддерживают чувствительные к задержке приложения, и в то же время используются для передачи объемных файлов, которые более интенсивно занимают полосу пропускания, но менее чувствительны к времени ответа. Для чувствительных к задержке данных назначался бы более высокий приоритет, гарантируя быструю доставку.

Уровни приоритетов имеют дополнительные преимущества в сетях со смешанными протоколами. Трафик SDLC и HDLC может быть преобразован в трафик Frame Relay при помощи Frame Relay access/device (FRAD). Некоторые из этих протоколов чувствительны к задержке, отчасти потому, что они разработаны для работы на аналоговых каналах с большой вероятностью возникновения ошибки. Использование приоритетов позволяет таким протоколам извлекать выгоду от использования Frame Relay при поддержании характеристик задержки, необходимых для хорошей работы.

Хорошая связь между узлами необходима для надежного и эффективного функционирования сети. Узлы должны обмениваться информацией о состоянии перегрузок, готовности полосы пропускания, маршрутов с наименьшей стоимостью для PVC, состояний каналов и аппаратных средств, и т. д.

Если узлы не могут связываться непосредственно, то они должны связываться через отдельное устройство (например, центральную систему управления сетью). В этом случае эффективность и надежность сети становится строго ограниченной.