Frame Relay

Frame Relay es un protocolo de acceso que define un conjunto de procedimientos y formatos de mensajes para la comunicación de datos a través de una red, sobre la base del establecimiento de conexiones virtuales entre 2 corresponsales.

Es un servicio orientado a conexión, sin mecanismos para la corrección de errores o el control de flujo, que permite una asignación dinámica del ancho de banda, pero a la vez provee la baja demora y alta velocidad de conmutación. Las conexiones virtuales pueden ser del tipo permanente, (PVC, Permanent Virtual Circuit) o conmutadas (SVC, Switched Virtual Circuit).

Es una interfaz entre la red y el cliente, que permite el acceso de este último al servicio en un entorno público o privado. Hasta el momento actual, solo se utilizan conexiones virtuales permanentes (PVC) para el transporte de extremo a extremo, ya que solo estas han sido normalizadas.

Características

• Proporciona conexiones entre usuarios a través de una red pública.
• Las redes Frame Relay se construyen partiendo de un equipamiento de usuario que se encarga de empaquetar todas las tramas de los protocolos existentes en una única trama Frame Relay. También incorporan los nodos que conmutan las tramas Frame Relay en función del identificador de conexión, a través de la ruta establecida para la conexión en la red.
• Circuito Virtual Permanente (PVC),cada conexión virtual entre dos abonados es establecido por el operador de la red en el momento de la subscripción y solo puede ser modificado por este.
• Circuito Virtual Conmutado (SVC), los usuarios pueden establecer y liberar las conexiones a voluntad.
• Se adapta mejor a las características de las infraestructuras de telecomunicacionesactuales.

Ventajas de Frame Relay

• Reducción de complejidad en la red.

• Equipo a costo reducido.

• Mejora del desempeño y del tiempo de respuesta.

• Mayor disponibilidad en la red.

• Se pueden utilizar procedimientos de Calidad de Servicio (QoS).

• Tarifa fija.

• Mayor flexibilidad.

Desventajas

• 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 ruta diferente, lo que cambia el retraso extremo a extremo y puede no ser lo suficientemente rápido como para ser transparente a las aplicaciones.
• Frame Relay no fue diseñada originalmente para aplicaciones de tráfico de tasa de bits constante como voz y video y no tiene la capacidad de asegurar que las tramas pérdidas no superen un umbral.
• No puede sincronizar relojes entre la aplicación trasmisora y la receptora para aplicaciones en tiempo real.
• Pérdida de la calidad del sonido como resultado de la compresión de la voz.

Tecnología y Arquitectura

Las redes Frame Relay se construyen partiendo de un equipamiento de usuario que se encarga de empaquetar todas las tramas de los protocolos existentes en una única trama Frame Relay. También incorporan los nodos que conmutan las tramas Frame Relay en función del identificador de conexión, a través de la ruta establecida para la conexión en la red.

Nivel de enlace

Se encarga de la transferencia fiable de información a través del enlace físico, enviando los bloques de datos (tramas o frames), con la sincronización, control de errores y control de flujo necesarios.

Al protocolo completo de nivel dos se le conoce como LAP-F (Link Access Procedures for Frame mode bearer services) que es utilizado en Frame Relay para controlar el enlace de datos, y se divide en dos partes:

1. La subcapa inferior

Servicios centrales de Frame Relay, que está presente tanto en los equipos terminales de abonado (FRAD, router) como en los conmutadores de red para garantizar una alta velocidad de conmutación. Entre sus funciones tenemos:

• Delimitar y conformar las tramas.
• Garantizar la transparencia.
• Multiplexar/demultiplexar las tramas mediante la utilización del campo de dirección.
• Inspeccionar la trama para verificar que contiene un número entero de octetos.
• Chequear la trama para controlar que no sea muy larga ni muy corta.
• Detectar los errores de transmisión (cálculo del CRC).
• Activar los mecanismos de protección ante una congestión.

2. La subcapa superior

fuera de Frame Relay, que se implementa únicamente en los extremos del circuito virtual, en los equipos terminales del cliente. Entre sus funciones:

• Controlar la secuencia y detectar la pérdida de tramas.
• Reconocer las tramas correctamente recibidas.
• Retransmitir las tramas perdidas.
• Realizar el control de flujo.

Nivel Físico

Realiza la transmisión de cadenas de bits, sin ninguna estructuración adicional, a través del medio físico. Las funciones del nivel físico incluyen:

• Codificación de los datos a ser transmitidos.

• Transmisión de datos en modo full duplex, a través del canal B.

• Transmisión de datos en modo full duplex, a través del canal D.

• Multiplexado de los canales para formar la estructura BRI o PRI.

• Activación y desactivación de los circuitos físicos.

• Alimentación del terminador de la red al dispositivo terminal.

• Identificación del terminal.

• Aislamiento de terminales defectuosos.

• Gestión de accesos al canal D.

Plano de Control

El plano-C para los servicios en modo bearer utiliza un canal lógico separado para la información de control. En la capa de enlace de datos se emplea LAPD (Q.921) para proporcionar un servicio de control de enlace de datos confiable (con control de flujo y control de errores) entre el usuario (TE) y la red (NT) sobre un canal D. Este servicio de enlace de datos es usado para el intercambio de mensajes de señalización de control Q.933.

Plano de Usuario

Para la transferencia de información entre usuarios finales se utiliza LAPF (Q.922), que es una versión mejorada de LAPD. En FR sólo se utilizan las funciones LAPF núcleo (LAPF core) para realizar las tareas de:

• Delimitación, alineación y transparencia de tramas

• Multiplexación y demultiplexación de tramas utilizando el campo Address

• Inspección de la trama para asegurar si la misma consta de un número entero de octetos antes de la inserción de zero bit o luego de la extracción de zero bit

• Detección de errores de transmisión

• Funciones de control de congestión

Las funciones LAPF núcleo en el plano-U conforman una subcapa de la capa de enlace de datos. Proveen el servicio de transferencia de tramas desde un suscriptor a otro, sin control de errores ni control de flujo.

Empleando las funciones núcleo, la red ofrece un servicio de conmutación de tramas orientado a conexión que opera en la de capa de enlace con las siguientes propiedades:

• Preservación del orden de transferencia de tramas desde un extremo a otro de la red.

• Baja probabilidad de pérdida de tramas.

Transferencia de datos de usuario

La operación de FR para la transferencia de datos de usuario se explica mejor si tenemos en cuenta el formato de la trama. Este formato está el definido por el protocolo LAPF núcleo, y es similar a los de LAPD y LAPB con una omisión obvia: no hay campo de control. Este hecho tiene las siguientes implicancias:

• Hay un solo tipo de trama, el que es utilizado para transportar datos de usuario. No existen tramas de control.

• No es posible emplear señalización en-banda; una conexión lógica sólo puede transportar datos de usuario.

• No es posible realizar control de flujo ni control de errores, debido a que no existen los números de secuencia.

EA Address Field Extension bit

C/R Command/Response bit

FECN Forward Explicit Congestion Notification

BECN Backward Explicit Congestion Notification

DLCI Data Link Connection Identifier

D/C DLCI o DLCI-CORE control indicator

DE Discart Eligibility

Los campos Flag y Frame Check Sequence (FCS) funcionan igual que en LAPD y LAPB.

El campo Information transporta datos de la capa superior. Si el usuario selecciona la implementación de funciones de control de enlace de datos extremo-a-extremo adicionales, entonces este campo contendrá una trama de enlace de datos; una selección común será el uso del protocolo LAPF completo (conocido como protocolo de control LAPF), para realizar funciones por encima del protocolo LAPF núcleo.

El campo Address posee una longitud default de 2-octetos y se puede extender a 3 y 4-octetos.

El mismo transporta un identificador de conexión de enlace de datos (DLCI - data link control identifier) de 10, 17 o 24 bits, respectivamente. El DLCI permite que múltiples conexiones lógicas FR sean multiplexadas sobre un único canal. El identificador de conexión sólo tiene significado local: cada extremo de la conexión lógica asigna su propio DLCI del pool de números local no utilizados, y la red se deberá encargar de asociar uno con otro.

Los bits EA (address field extension) determinan la longitud del campo Address y, en consecuencia, del DLCI.

El bit C/R es específico de la aplicación (el protocolo estándar FR no lo utiliza).

El resto de los bits de la cabecera tienen que ver con el control de congestión

Conmutador Frame Relay