Возможности использования технологии Frame Relay

Технология Frame Relay начинает занимать в территориальных сетях с коммутацией пакетов ту же нишу, которую заняла в локальных сетях технология Ethernet. Их роднит то, что они предоставляют только базовый транспортный сервис, доставляя кадры в узел назначения без гарантий, дейтаграммным способом или как принято говорить в англоязычной среде - методом besteffort, "с максимальным старанием". Однако, если кадры теряются, то сеть FrameRelay, как и сеть Ethernet, не предпринимает никаких усилий для их восстановления. Отсюда следует простой вывод - полезная пропускная способность сервисов верхнего уровня в сетях FrameRelay будет зависеть от качества каналов и методов восстановления пакетов на уровнях стека, расположенного над протоколом FrameRelay. Если каналы качественные, то кадры будут теряться и искажаться редко, так что скорость восстановления пакетов протоколом TCP или NCP будет вполне приемлема. Если же кадры искажаются и теряются часто, то полезная пропускная способность в сети FrameRelay может упасть в десятки раз, так, как это происходит в сетях Ethernet при плохом состоянии кабельной системы.

Поэтому сети FrameRelay неразрывно связаны с оптоволоконными кабелями, по крайней мере на магистральных каналах "коммутатор - коммутатор". Каналы доступа могут быть и на витой паре, но используемая на них аппаратура передачи данных должна обеспечить приемлемый уровень искажения данных - не ниже 10^-6.

Стек технологии FrameRelay поддерживает один основной протокол канального уровня, который работает подобно протоколам Х.25 на основании технологии коммутации виртуальных каналов. Соединение устанавливается только между конечными абонентами сети, соседние коммутаторы между собой соединения не поддерживают. Простые процедуры обработки кадра в коммутаторе, а также достаточно высокие скорости каналов - до 2 Мб/с - обеспечивают низкий уровень задержек кадров и хорошую реактивность сети при передаче всплесков интенсивности трафика. Из-за этого сети FrameRelay пользуются популярностью при передаче трафика, чувствительного к задержкам.

Еще одна принципиальная особенность сетей FrameRelay - гарантии качества обслуживания, которых нет в сетях Х.25 или TCP/IP. Правда, по сравнению с технологией АТМ, здесь поддерживается пока один вид трафика - пульсирующий. Для каждого виртуального соединения абонент сети должен задать два параметра:

1. CIR (CommittedInformationRate) - средняя скорость, с которой сеть согласна передавать данные пользователя;

2. CBS (CommittedBurstSize) - максимальное количество битов, которое сеть согласна передать от этого пользователя за интервал времени Т, то есть максимальный всплеск. Если эти величины определены, то время Т определяется формулой T = CBS/CIR.

Если сеть согласна с запрашиваемыми параметрами, то она гарантирует их поддержание в течение всего времени существования виртуального канала. На величины задержек сеть FrameRelay гарантий не дает, и это основное ограничение, которое сдерживает применение этих сетей для передачи голоса. Гарантии средней пропускной способности делают сети FrameRelay очень заманчивыми для образования в них дешевой замены выделенным цифровым каналам - постоянных виртуальных каналов, но, в отличие от таких же каналов в сетях Х.25, с гарантированной пропускной способностью. Стоимость постоянного виртуального канала в сети FrameRelay существенно меньше стоимости выделенного канала той же пропускной способности. Примером могут служить данные компании InfoneticsResearch о сравнительной стоимости услуг разных транспортных территориальных сервисов. Обычно доступ к сети осуществляется каналами с большей пропускной способностью, чем CIR - пропускная способность канала должна быть равна по крайней мере величине CBS/T. Но при этом пользователь платит не за пропускную способность канала, а за заказанные величины CIR и CBS. Пример использования сети FrameRelay представлен на рис. 6.6.

Рис. 6.6 Пример использования сети FrameRelay

Для управления потоком кадров в сетях FrameRelay используются механизмы оповещения конечных пользователей о том, что в коммутаторах сети возникли перегрузки (переполнение необработанными кадрами). Бит FECN (ForwardExplicitCongestionBit) кадра извещает об этом принимающую сторону. На основании значения этого бита принимающая сторона должна с помощью протоколов более высоких уровней (TCP/IP, SPX и т.п.) известить передающую сторону о том, что та должна снизить интенсивность отправки пакетов в сеть. Бит BECN (BackwardExplicitCongestionBit) извещает о переполнении в сети передающую сторону и является рекомендацией немедленно снизить темп передачи. Бит BECN обычно отрабатывается на уровне устройств доступа к сети FrameRelay - маршрутизаторов, мультиплексоров и устройств CSU/DSU. В общем случае биты FECN и BECN могут игнорироваться. Но если конечный пользователь нарушает условия, определяемые параметрами его соединения CIR и CBS, то сеть может просто отбрасывать (не передавать) "избыточные кадры" пользователя, выходящие за рамки договоренностей. Для этого в кадре имеется бит DE (DiscardEligible) - "удаление желательно", который устанавливается при превышении конечным узлом максимальной интенсивности трафика. И если в коммутаторе сети возникает перегрузка, то он может отбрасывать кадры с установленным битом DE.

Наиболее распространенный вид сервиса в сетях FrameRelay - сервис постоянных виртуальных каналов. При этом очень часто пользователи заказывают самый дешевый вид сервиса - канал с нулевой средней скоростью. При этом все кадры пользователя помечаются первым же коммутатором сети как "подлежащие удалению при переполнении", но если сеть провайдера недогружена, то все кадры благополучно доходят до точки назначения.

Сервис динамически коммутируемых каналов также определен в стандарте технологии FrameRelay, но он предлагается провайдерами этих сетей гораздо реже. Провайдеры объясняют это тем, что спрос пользователей на такие услуги гораздо ниже, чем на постоянные виртуальные каналы.

Сервис FrameRelay в большинстве стран мира обычно предоставляют те же операторы, которые эксплуатируют сети Х.25. В нашей стране ситуация складывается несколько иная - наряду с традиционным крупным провайдером "Глобал Один" сервис FrameRelay предлагают новые компании, которые создали первичную сеть каналов на основе оптоволокна, или же арендуют такие каналы. К таким компаниям относятся уже упомянутые "Макомнет", "Голден Лайн", компания "Совам телепорт". Большая часть производителей выпускает сейчас коммутаторы, которые могут работать как по протоколам Х.25, так и по протоколам FrameRelay.

Таким образом, наиболее подходящей технологией для построения сети передачи авиационных данных – использование одной из существующих национальных сетей, предоставляющих услуги передачи данных через подключение по протоколам X.25 с использованием высокоскоростных каналов на основе FrameRelay. Основные достоинства такого подхода - универсальность, гибкость, надёжность и безопасность.

Рассмотренные выше три группы протоколов образуют единый сквозной интерфейс который позволит передавать информацию между конечными системами бортовой авионики и наземными службами ГА с использованием линии передачи "воздух-земля". Такая архитектура протоколов сети передачи данных обладает большой гибкостью и при изменении отдельных компонентов сквозного интерфейса потребует изменения только соответствующих протоколов, не затрагивая всю архитектуру в целом.