uni fiee rdsi sesion 11 frame relay 1

Facultad de Ingeniería Eléctrica y ElectrónicaIngeniería de Telecomunicaciones

Redes Digitales de Servicios Integrados

(IT526M)

Sesión: 11

Prof. Ing. José C. Benítez P.

Frame Relay 1

Capitulo. RDSI-BA

� Tecnologías Fast Packet

� Frame Relay

ISDN-BB

Redes Digitales de Servicios IntegradosProf. Ing. José C. Benítez P. 2

� Frame Relay

Tecnología Fast Packet

Concepto:

Los conceptos sobre PS han producido nuevos servicios

de modo paquete de alto rendimiento, denominados

conmutación fast packet.


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


- 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.


• Frame relay

• Cell relay

Servicios:


• Cell 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

Frame Relay


• 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.


• 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

Cell Relay


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


• Funcionamiento

• Frames

• Funciones

• Estructura

• FR vs X.25

• Análisis

• FR vs SMDS

• Caso práctico

• Contratación

• 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


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


• 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.


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.


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.


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.


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


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


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.


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


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.


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.


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" ).


FRAD FRND

FRND

FRND

FRND FRAD

FRI FRI

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

Redes Digitales de Servicios Integrados Prof. Ing. José C. Benítez P. 26

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.

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


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.

• la transmisión y conmutación de los datos,

• indicar cual es el estado de sus recursos.

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


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).


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


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


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

extremo en el propio emisor.



• 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


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


• 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


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


• 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

"conmutación de paquetes".


• Lógicamente, todo el control de errores en

el contenido de la trama, y el control de


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.


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,


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;


• 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


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

• Vt (la velocidad máxima del acceso), que

dependerá de la calidad o tipo de línea

empleada.

A la hora de contratar un enlace Frame Relay, hay que tener en cuenta varios

parámetros:


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.


• Bc (El Committed Burst Size) es el volumen de

tráfico alcanzable transmitiendo a la velocidad

A la hora de contratar un enlace Frame Relay, hay que tener en cuenta varios

parámetros:


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


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)


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


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.


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


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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