Frame Relay

Frame Relay

Frame Relay es un protocolo simple de capa 2. Una nica interfaz fsica permite multiples conexiones a sitios remotos a travs de switches Frame Relay. A cada conexin punto-a-punto se le conoce como Circuito Virtual (VC). Los circuitos virtuales se pueden encontrar en dos modalidades; permanentes y conmutados.El Circuito Virtual Permanente (PVC) lo establece el proveedor de servicios y siempre esta conectado entre los extremos. El Circuito Virtual Conmutado (SCV) es establecido por el usurario cuando lo necesita (como una conexin a travs de mdem). Una vez establecido, el SVC se comporta igual a un PVC en cuanto a throughput y congestin se refiere. Cuando la transmisin de datos finaliza, el SVC se desconecta.Para efectos de identificacin, a cada VC se le asigna un Identificador de Conexin de Enalce de Datos o DLCI. El DLCI es un nmero, por lo genreral entre 17 y 1022, contenido en el encabezado de la trama de Frame Relay. El enrutador encapsula los datos en Frame Relay con su apropiado DLCI y transmite la trama a la red Frame Relay.Frame Relay es anlogo a una red ethernet switchada, la red Frame Relay direcciona tramas entre puertos de entrada y salida basandose en los DLCIs mientras que la red ethernet se basa en las direcciones MAC. Frame Relay soporta la mezcla de velocidades entre diferentes pueros.En Frame Relay se manejan terminos como CIR, Bc y Be. El CIR (Committed Information Rate) es el throughput promedio, en bits por segundo, que el usuario puede esperar de un PVC. En teora, un usuario debera ser capaz de transmitir datos continuamente sin ningun problema a travs de un PVC a esta velocidad promedio. El CIR se configura para cada PVC en los switches del proveedor Frame Relay y en los equipos del usuario (CPEs).Bc (Committed Burst) es el nmero total de bits que le es permitido transmitir al usuario al circuito Frame Relay en un perodo de tiempo dado (Tc). Bc se configura para cada PVC en los switches del proveedor Frame Relay y en los equipos del usuario (CPEs).Be (Excess Burst) es la cantidad de datos en bits por encima de Bc que si es transmitida por el usuario dentro de Tc, la red tratara de entregar. se configura para cada PVC en los switches del proveedor Frame Relay y en los equipos del usuario (CPEs). Tanto ANSI como ITU consideran que todo lo que esta por encima de Be son datos que seran descartados.Tc es el perodo de tiempo calculado al dividir Bc entre CIR. Se utiliza para determinar el perodo de tiempo en el que se medir la cantidad de datos transmitidos por el usuario, con el fin de determinar si este se encuentra dentro de su contrato. Tc no es un parmetro que se configura directamente, sino que ms bin se deriva de los valores de Bc y CIR.Circuito Virtual (VC) es un trayecto de datos entre dos puntos de la red Frame Relay. Una nica interfaz puede manejar multiples PVCs cada uno de los cuales conecta a dos puntos en la red Frame Relay.DLCI (Data Link Connection Identifier) es el nmero asignado para identificar a un circuito virtual (VC). Este nmero se encuentra en el encabezado de la trama Frame Relay e identifica a la fuente y al destino de una trama de datos del usuario.Transporte de Tramas a travs de la red Frame RelayConforme las tramas llegan al switch Frame Relay, el DLCI es examinado para determinar a donde se enviar la trama. Cada uno de los switches dentro de la red Frame Relay enviar la trama hasta llegar al destino final, generalmente este es un enrutador. No hay acknowledgment de tramas recibidas entre los dispositivos Frame Relay; una vez transmitida, la trama es olvidada por la capa de transporte Frame Relay. Esto significa que si alguna trama se pierde, es responsabilidad del usuario identificar y re-transmitir la informacin perdida. Entender como esta configurado un switch Frame Relay da una idea mas clara de la funcin de los nmeros DLCI. Cuando se configura un switch Frame Relay, se utiliza una estructura de mapero puerto/PVC. El proveedor de servicios seleciona dos puertos fsicos de un switch Frame Relay y asigna un nmero DLCI a cada puerto. El nmero DLCI puede ser el mismo o puede ser diferente, pero el nmero debe ser nico para el puerto. Una vez que los puertos han sido seleccionados, se configuran los parmetros correspondientes para el CIR, Bc y Be y luego el switch calcula el Tc. El resultado del mapeo de PVCs se puede apreciar en la figura # 1.Figura #1 Mapeo de PVCs en los switches Frame Relay.

Si se sigue la trayectoria de una trama Frame Relay desde el origen hasta el destino, esta sufre una serie de cambios. De las figuras #1 y #2 podemos ver los cambios sufridos por una trama desde el origen en el servidor 1 hasta el destino en el host 2 a travs del PVC 1:1. Se genera un paquete en el servidor con la direccin IP del host 2 como destino.

2. El paquete es recibido por router 1 y examina su tabla de enrutamiento para determinar el DLCI apropiado.

3. El enrutador 1 encapsula el paquete en una trama Frame Relay con el DLCI de 101.

4. El enrutador 1 transmite la trama al switch 1.

5. Switch 1 examina su tabla de mapeo y remplaza el DLCI con 100 y enva la trama al switch 2.

6. Switch 2 examina su tabla de mapeo y remplaza el DLCI con 75 y enva la trama al enrutador 2.

7. El enrutador 2 extrae el encabezado de la trama y pasa el paquete al host 2.

8. El trayecto de retorno se revierte, empezando en el enrutador 2 con un DLCI de 75 y terminando en el enrutador 1 con un DLCI de 101.

Figura #2 Ejemplo de una red Frame Relay.

Debido a que el PVC del usuario puede pasar a travs de varios swtiches Frame Relay, es importante que la configuracin del CIR, Bc y Be sea la misma en todos los switches para dicho PVC. Si existirera alguna diferencia, el PVC completo funcionar de acuerdo a los valore mnimos configurados.

Algunos proveedores ofrecen un servicio con un CIR igual a 0. En esta modalidad, cada trama es marcada con DE y el proveedor intentar entregarlas con el mejor esfuerzo pero sin ninguna garanta. Algunas aplicaciones pueden funcionar adecuadamente con estos circuitos de bajo costo. Sin embargo aplicaciones en tiempo real experimentan un desempeo muy erratico, y su funcionamiento puede se inaceptable.

Los switches utilizan el valor de CIR y Bc para calcular Tc. Sin embargo son los valores de Bc, Be y Tc los que son de verdadera importancia para la operacin de un PVC de Frame Relay. El verdadero servicio suscrito se puede definir como: Bc bits transmitidos en un tiempo Tc sin exceder el lmite de Be bits por encima de Bc en el perodo Tc. CIR es el trmino utilizado en las dicusiones Frame Relay, pero son los parmetros Bc, Tc y Be los que definen como va a operar la red Frame Relay y cual va a ser el throughput.

La figura # 3 es un ejemplo de cmo son tratadas las tramas transmitidas en una red Frame Relay. En el grfico se puede ver una interfaz a 64 kbps con valores determinados de CIR, Bc y Be. Un punto importante es notar la funcin del valor CIR. Con los parmetros establecidos en dicha figura, 16 kbps pueden ser transmitidos cada dos segundos (Tc). Si el CIR se aumentar a 16 kbps, el intervalo de tiempo se reducira a 1 segundo. Esto provocara una duplicacin del throughput. Este cambio en Tc tambin tendra un efecto sobre Be al permitir un exceso de 16 kilo bits cada segundo por encima de Bc, en vez de cada dos segundos.Figura #3 Relacin entre CIR, Bc, Be y Tc

Congestin en una red Frame RelayFrame Relay no utiliza ningn mtodo de control de flujo, sin embargo contiene mecanismos utilizados para notificar a los enrutadores cuando suceden condiciones de congestin. El enrutador puede reducir la tasa de transmisin, aliviando de esta forma la congestin experimentada, mediante el uso de estos bits de notificacin.

FECN (Forward Explicit Congestion Notification) es un bit de la trama utilizado para indicar al enrutador receptor que esta trama paso a travs de uno o mas nodos con congestin en su ruta hacia el destino. BECN (Backward Explicit Congestion Notification) es un bit de la trama utilizado para indicar al enrutador que recibe el BECN que las tramas que transmita van a experimentar congestin antes de llegar a su destino. DE (Discard Eligibility) es un bit activado por los enrutadores para indentificar cual es el trfico ms apropiado para ser descartado. La razn de este bit es que cuando un switch Frame Relay experimenta congestin y debe de empezar a descartar tramas, las primeras en ser descartadas deben ser aquellas que tengan el bit DE activado. La activacin del bit DE se considera una funcin de los enrutadores, aunque el switch tambin lo puede activar. Cuando no se han configurado parmetros especificos, se puede asumir que cualquier trama que exceda el valor de Bc tendr el bit DE activo.Cuando un switch Frame Relay empieza a experimentar congestin, notifica al enrutador perjudicado mediante el bit BECN para indicarle que el trfico que el enrutador envie de regreso va a experimentar congestin. nicamente los switches habilitan el bit BECN, los enrutadores no lo pueden hacer.

Otra funcin de los switches en respuesta a una congestin es el envo del bit FECN. Este bit es activado por el switch y su funcin es indicarle al enrutador que pueden existir retardos a la hora de recibir la informacin procedente del origen remoto. La idea es que el dispositivo Frame Relay que recibe el FECN le pueda avisar al nodo remoto que reduzca su tasa de transmisin. En la prctica los enrutadores por lo general ignoran las notificaciones BECN y FECN.Si el dispositivo receptor de un BECN contina transmitiendo a velocidades inaceptables, la congestin sufrida empeorar. Los switches Frame Relay manejan la congestin de una manera muy directa, descartan las tramas.

DE es utilizado para ejercer cierto control sobre la prdida de tramas. Cualquier dispositivo Frame Relay de la red puede habilitar el bit DE. El bit DE va a ser habilitado siempre que la cantidad de datos transmitida por el PVC en un perodo Tc exceda Bc. Cuando un switch tenga que descartar paquetes debido a congestin, debe descartar primero las tramas con el bit DE habilitado.

Cuando los parmetros Frame Relay son configurados para un switch o enrutador, los valores de CIR, Bc y Be deben de haber sido definidos por el usuario. El enrutador utilizar los valores de Bc y Tc para determinar que tramas tendrn el bit DE habilitado. En la figura # 4 se puede ver como se comporta un switch Frame Relay cuando experimednta congestin. El switch descarta tramas y enva FECN y BECN. El switch enva las tramas a un buffer que son removidas cuando se transmiten al siguinete enlace. Cuando el buffer alcanza un valor Mximo, el switch empieza a descartar tramas. Frame Relay asume que los protocolos de las capas superiores, como TCP, notaran la prdida de paquetes y haran algo al respecto.Figura # 4 Comportamiento de un Switch Frame Relay al experimentar congestin.

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