Сеть Frame Relay

Материал из Национальной библиотеки им. Н. Э. Баумана
Последнее изменение этой страницы: 22:56, 26 января 2015.
Данная статья была согласована с её автором Р.А. Бельферым 28 апреля 2012 года.

__NUMBEREDHEADINGS__

Стек протоколов сети Frame Relay

Ретрансляция кадров FR (Frame Relay) – это технология сети передачи данных с пакетной коммутацией и так же как в сети стандарта X.25 использует технику виртуальных соединений. Сеть FR является усовершенствованной сетью пакетной коммутации стандарта X.25. Анализ процедур FR в настоящей главе проводится в сравнении с этой сетью. Технология FR, в основном, используется для объединения локальных сетей в рамках корпоративной сети связи. Сети FR используют на физическом уровне цифровые каналы связи, которые лучше по сравнению с аналоговыми каналами по показателю коэффициента ошибок BER. Стандарт сети X.25 разрабатывался с учетом использования аналоговых каналов связи. Это позволило упростить протоколы сети FR, что отразилось на использовании в транспортной сети при передачи данных только одного уровня (кроме физического). В стек протоколов FR при передаче данных входит только второй уровень, который фактически выполняет функцию сетевого уровня эталонной модели OSI, т.е. коммутацию блоков данных. В сети FR эти блоки данных называются кадрами (или фреймами). Искаженные в канале связи кадры FR сбрасываются без восстановления в транспортной части сети. Из канального уровня в сети FR осталась только одна функция, соответствующая модели OSI, – обнаружение с помощью контрольно-проверочной комбинации кадров, искаженных помехами в канале связи. Восстановление правильной последовательности принятых информационных кадров-фреймов (в сети X.25 они называются пакетами) возлагается в FR на протоколы верхних уровней оконечного пункта. Например, на протоколы сети Интернет. В качестве одного из возможных вариантов эта функция сквозного подтверждении («из конца в конец») может возлагаться на транспортный уровень оконечного оборудования. Эта разница в отсутствии подтверждения правильной последовательности на каждом канальном участке (между смежными узлами коммутации или между оконечным оборудованием и узлом коммутации) отражена и в названии сети - ретрансляции кадров (фреймов). В формате заголовка кадра FR отсутствует поле номера передаваемого кадра. Снятие функции подтверждения в транспортной части сети FR позволило повысить пропускную способность сети. На рис. 1 приведен стек протоколов FR.
Рис. 1. Стек протоколов Frame Relay
Как видно из рисунка, стек протоколов сети FR зависит от выполняемой процедуры. В отличие от сети X.25 процедура сигнализации (установление и разъединение соединения по коммутируемому виртуальному каналу) выполняется в FR по выделенному виртуальному каналу. Эта процедура стандартизирована на канальном уровне стандартом ITU-T Q.921 и на сетевом уровне стандартом ITU-T Q.931. Протокол Q.921 выполняет функцию надежной доставки, аналогично канальному уровню сети X.25. Протокол Q.931 для установления КВК использует физические адреса конечных пунктов, которые задаются в формате, соответствующем рекомендации ITU-T E.164, который отличается от формата адресации в сети Х.25 по рекомендации ITU-T Х.121. Адрес согласно стандарту Е.164 состоит из кода страны, национального кода адресата (т.е. адреса поставщика услуг) и номера абонента. Протокол маршрутизации для технологии FR не определен также, как и для X.25. Поэтому используются фирменные протоколы производителя оборудования. Процедура передачи данных по виртуальному каналу в сети FR выполняется по протоколу LAP-F (Link Access Procedure for Frame mode bearer services) в соответствии с рекомендацией ITU-T Q.922. Приведем основные поля заголовка кадра данных по протоколу LAP-F.
  • Идентификатор линии связи данных DLCI (Data Link Connection Identifier)
В сети X.25 это поле называется логическим канальным номером LСN. Длина заголовка кадра FR составляет 2, 3 или 4 байта. При длине заголовка 3 или 4 байта длина DLCI соответственно 16 и 23 бита. При заголовке в 2 байта длина поля DLCI 10 бит, что позволяет использовать до 1024 виртуальных соединений по одному каналу связи, из которых используются 976, а остальные зарезервированы. При длине DLCI=23 бита используются DLCI в диапазоне от 131072 до 8126463. Значение DLCI=0 применяется для установления и разъединения соединений;
  • Поля DE, FEGN и BEСN (по одному биту на каждый параметр)
применяются протоколом для управления трафиком и поддержания заданных пользователем требований трафика при установлении виртуального соединения. Сразу за заголовком следуют пересылаемые данные, длина которых не фиксированная (так же, как и в сети Х.25). Аналогично сети Х.25 в сети FR используется покадровая синхронизация с помощью флагов «01111110», а также контрольно-проверочная комбинация обнаружения искаженных в канале кадров с помощью циклического кода CRC.

Поддержка качества обслуживания

По запросу пользователя при установлении каждого виртуального соединения определяются несколько параметров трафика, связанных со скоростью передачи данных и влияющих на качество обслуживания QoS в части минимизации вероятности потерянных кадров.

  1. CIR (Committed Information Rate) – согласованная информационная скорость, с которой сеть будет передавать данные пользователя.
  2. Bc (Committed Burst Size) – согласованный объем информации, то есть максимальное количество бит, которое сеть будет передавать от этого пользователя за интервал времени Т.
  3. Ве (Excess Burst Size) – дополнительный объем информации, то есть максимальное количество бит, которое сеть будет пытаться передать сверх установленного значения Bc за интервал времени Т.

Параметры QoS, связанные с задержками и вариациями задержек, стандартами Frame Relay, не оговариваются, так как изначально технология разрабатывалась только для передачи трафика данных, который не чувствителен к задержкам. Интервал времени Т является согласованным интервалом измерения скорости передачи информации и вычисляется . Отсюда видно, что скорость CIR сеть должна гарантировано поддерживать при обычных условиях ().

Например, если Bc=128 кбит, а CIR=64кбит/с, то Т=2 сек. Для сети передачи данных характерен пульсирующий характер, который выражается отношением максимального потока данных к среднему за определенное время. Эта величина может достигать 100:1.

Можно задать значения CIR и Т, тогда производной величиной станет величина всплеска трафика Вс. Основным параметром, по которому абонент и сеть заключают соглашение при установлении виртуального соединения, является согласованная скорость передачи данных. Для постоянных виртуальных каналов ПВК это соглашение является частью контракта на пользование услугами сети. При установлении коммутируемого виртуального канала соглашение об обслуживании заключается автоматически с помощью протокола Q.931 – требуемые параметры CIR, Bc и Be передаются в пакете запроса на установление соединения. Так как скорость передачи данных измеряется на каком-то интервале времени, то интервал T и является таким контрольным интервалом, на котором проверяются условия соглашения. В общем случае пользователь не должен за этот интервал передать в сеть данные со средней скоростью, превосходящей CIR. Если же он нарушает соглашение, то сеть не только не гарантирует доставку кадра, но помечает этот кадр признаком DE (Discard Eligibility), равным 1, то есть как кадр, подлежащий удалению. Однако кадры, отмеченные таким признаком, удаляются из сети только в том случае, если коммутаторы сети испытывают перегрузки. Если же перегрузок нет, то кадры с признаком DE=1 доставляются адресату. Такое щадящее поведение соответствует случаю, когда общее количество данных, переданных пользователем в сеть за период T, не превышает объема Bc+Be. Если же этот порог превышен, то кадр немедленно удаляется из сети. Рисунок 2 иллюстрирует случай, когда за интервал времени T в сеть по виртуальному каналу поступило 5 кадров. Средняя скорость поступления информации в сеть составила на этом интервале R бит/с и она оказалась выше CIR. Кадры F1,F2 и F3 доставили в сеть данные, суммарный объем которых не превысил порог Вс, поэтому эти кадры ушли дальше транзитом с признаком DE=0. Данные кадра F4, прибавленные к данным кадров F1,F2 и F3, уже превысили порог Bc, но еще не превысили порога Bc+Be, поэтому кадр F4 также ушел дальше, но уже с признаком DE=1. Он подлежит удалению только при перегрузке. Данные кадра F5, прибавленные к данным предыдущих кадров, превысили порог Bc+Be, поэтому этот кадр удаляется из сети, даже при отсутствии перегрузки.

Рис. 2. Реакция сети на трафик пользователя

В технологии Frame Relay определен еще и дополнительный (необязательный) механизм управления кадрами. Это механизм оповещения конечных пользователей о том, что в коммутаторах сети возникли перегрузки (переполнение необработанными кадрами). Бит FECN (Forward Explicit Congestion Bit) кадра извещает об этом оконечное устройство принимающей стороны. На основании значения этого бита принимающая сторона должна с помощью протоколов более высоких уровней известить передающую сторону о том, что та должна снизить интенсивность отправки пакетов в сеть. Бит BECN (Backward Explicit Congestion Bit) извещает передающую сторону о перегрузке и является рекомендацией немедленно снизить темп передачи. В этом случае сетевое устройство (узел коммутации), возле которого возникла перегрузка, устанавливает в кадре бит BECN, а затем отправляет такой кадр узлам коммутации, которые стали причиной перегрузки. Эти узлы коммутации снижают поток кадров, поступающих в место перегрузки. Бит BECN обычно отрабатывается на уровне устройств доступа к сети. Frame Relay не требует от устройств, получивших кадры с установленными битами FECN и BECN, немедленного прекращения передачи кадров в данном направлении, как того требуют кадры RNR сетей X.25. Эти биты должны служить указанием снижения темпа передачи пакетов. Так как регулирование потока и принимающей и передающей сторонами инициируется в разных протоколах по-разному, то разработчики протоколов Frame Relay учли оба направления снабжения предупреждающей информацией о перегрузке в сети. В общем случае биты FECN и BECN могут игнорироваться. Но обычно устройства доступа к сети FRAD (Frame Relay Access Device) отрабатывают, по крайней мере, признак BECN.

Типы виртуальных каналов в сети FR

Так же, как и в сети X.25, сеть FR поддерживает как постоянные виртуальные каналы ПВК (PVC), так и коммутируемые КВК (SVC). В таблице 1 приведены области предпочтительности каналов PVC и SVC. Как видно из таблицы выбор зависит от параметров трафика (интенсивность потоков и модель потоков) и топологии сети (уровня связности).

Таблица 1. Области предпочтительности каналов PVC и SVC
Параметры потоков или сети Канал PVC Канал SVC
Интенсивности потоков От средних до высоких Низкие
Модели потоков Известные и повторяющиеся Непредсказуемые и случайные
Уровень связности Звездообразные и иерархические сети Каждый с каждым
Интенсивность потока – это объем информации, передаваемой из одного узла в другой за единицу времени. Интенсивность измеряется количеством кадров, передаваемых за одну секунду. Использование каналов PVC предпочтительнее для потоков средней и высокой интенсивности, SVC – для низкой. Под моделями потоков подразумевается предсказуемость и частота сеансов передачи информации. Если два узла регулярно обмениваются информацией, то между ними следует установить канал PVC, позволяющий заранее определить соединение и полосу пропускания. Это позволяет не устанавливать соединение при каждом сеансе связи. Если же информация передается разным получателям, сеансы связи происходят от случая к случаю, передача информации прерывиста либо кратковременна, то следует использовать канал SVC. Применение в таких условиях каналов PVC означало бы установку соединений со всеми узлами, с которыми когда-нибудь, возможно, придется обмениваться информацией, и оплату бездействующих соединений. SVC - соединение с любым узлом устанавливается по мере надобности и оплачивается соответственно. Степень связанности соотносится с моделью потоков. Для наглядности будем полагать, что связность совпадает с моделью потоков. Для компании, которой требуется, главным образом, связь между центральным офисом и удаленными отделениями, идеальной является звездообразная схема сети на основе каналов PVC. Каналы SVC хорошо работают в сетях, в которых может понадобиться установка связи между любой парой узлов. Это не означает, что любая полностью связная сеть должна строиться на каналах SVC. На рис. 3 представлена такая гибридная сеть на основе PVC и SVC. В отличие от сети X.25 в сети FR используется кроме ПВК и КВК третий тип виртуальных каналов – коммутируемый постоянный виртуальный канал КПВК (SPVC, Switched Permanent Virtual Circuit) . Его иногда называют программируемый постоянный виртуальный канал (Soft PVC). Для конечных устройств канал КПВК выглядит так же , как и канал ПВК, который устанавливается на абонентском участке (между пользователем и узлом коммутации). Между коммутаторами сети FR организуется КВК. Преимущество КПВК проявляется, когда возникают неисправности узла коммутации или каналов связи в транспортной части сети связи. В результате восстановление виртуального канала происходит значительно быстрее, чем в случае ПВК на всех участках виртуального канала (кроме абонентского участка).
Рис. 3. Гибридная сеть на основе каналов PVC и SVC
На рис. 4 проиллюстрирован принцип работы КПВК.
Рис. 4. Принцип работы КПВК
В сети FR в отличие от X.25 предусмотрена процедура контроля каналов PVC. Для этих операций определены два сообщение: STATUS ENQUIRY (запрос состояния ) и STATUS (состояние). Пользователь отправляет в сеть сообщение STATUS ENQUIRY, чтобы запросить информацию о состоянии PVC соединений. Сеть возвращает сообщение STATUS, содержащее информацию обо всех PVC в канале связи.

Установление коммутируемого виртуального канала

Как видно из рис. 1 стек протоколов по установлению и разъединению коммутируемого виртуального канала состоит из двух уровней (кроме физического), которые выполняют функции второго и третьего уровня модели OSI по переносу сообщений сигнализации. Канальный уровень сети FR LAP-D определенный в рекомендациях ITU-T Q.921, принадлежит к тому же семейству протоколов HDLC, что и протокол LAP-B второго уровня сети X.25. Основная задача состоит в безошибочном переносе сигнальных сообщений третьего уровня сети FR. Третий уровень, определенный в рекомендации ITU-T Q.931 включает функции по установлению и разъединению коммутируемого виртуального канала. В отличие от сети X.25 при установлении коммутируемого виртуального канала в сети FR необходимо определить может ли сеть обеспечить затребованные пользователем показатели качества обслуживания QoS (CIR, Bc и Be). Рис. 5 иллюстрирует процесс установления коммутируемого виртуального канала между двумя пользователями. Все управляющие сообщения по установлению КВК передаются по общему виртуальному каналу сигнализации, для которого на интерфейсе пользователь сети выделен логический номер DLCI=0. Это соответствует тому, что процедура сигнализации в сети FR осуществляется по выделенному каналу в отличие от X.25.
Рис. 5. Диаграмма установления коммутируемого виртуального канал

Опишем процесс установления КВК.

  1. Пользователь А посылает сообщение запроса на установление КВК. В сети FR это сообщение называется SETUP (“установка параметров”). Сообщение SETUP указывает желаемые пользователем параметры, физические адреса отправителя и получателя (в соответствии с рекомендациями ITU-T Е.164), а также максимальный размер кадра М). Параметр DLCI, относящийся к устанавливаемому соединению, не обязателен.
  2. Cообщение CALL PROCEEDING (подтверждение вызова) получает от сети вызывающий пользователь. Это сообщение содержит параметр номера логического канала DLCI, назначенный сетью для устанавливаемого КВК (если этот параметр отсутствовал в сообщении 1).
  3. Сообщение SETUP, которое поступает пользователю В, кроме параметров сообщения 1 содержит параметр назначенный сетью логический номер канала DLCI.
  4. Сообщение CONNECT (подтверждает соединение) информирует через сеть вызывающего абонента об успешном соединении.
  5. Повтор п.4
  6. Сообщение CONNECT ACKNOWLEDGE (подтверждение приёма) подтверждает приём вызывающим абонентом сообщения CONNECT. Переход в фазу передачи данных по установленному КВК.

Виртуальная частная сеть на основе сети Frame Relay

Услуга виртуальных частных сетей VPN является одной из основных услуг, которую предоставляет сеть FR, а также и другие технологии сетей (подлежащие рассмотрению в следующих главах). Виртуальная частная сеть в определенной степени воспроизводит свойства реальной частной сети, когда оборудование и каналы связи находятся в собственности владельца сети. VPN использует оборудование связи, которым владеет оператор публичной сети. Цель технологий VPN состоит в максимальной обособленности отдельных групп пользователей этой публичной сети. Технология VPN предназначена для выполнения двух задач. Одна из них заключается в обеспечении информационной безопасности в части защиты от несанкционированного доступа к пользователям такой виртуальной сетью. В качестве способов защиты от несанкционированного доступа понимается обеспечение конфиденциальности и целостности сообщений в сети, доступа к предоставляемым услугам связи и др. Другая задача VPN состоит в качестве обслуживания QoS пользователей связью. С помощью сети провайдера общего пользования может быть организовано много виртуальных частных сетей VPN, каждая из которых служит для определенной группы пользователей. Для построения VPN на базе сети FR используются постоянные виртуальные каналы PVC или программируемые постоянные каналы SPVC. На рис. 6 приведена логическая структура двух VPN-сетей (А и В) на основе стандарта Frame Relay. На рисунке не показаны коммутаторы FR.
Рис. 6. Логическая структура VPN-сетей Frame Relay
Первая VPN А пользователей центрального офиса А1 и двух его филиалов – А2 и А3. FR предоставляет виртуальные каналы между главным офисом и филиалами с номерами идентификаторов DLCI =370, 402, 401 (созданных в оконечных коммутаторах FR с соответствующими офисами А1, А2, А3). Аналогично вторая VPN В включает пользователей центрального офиса В2 и двух его филиалов – В2 и В3. FR предоставляет виртуальные каналы между главным офисом и филиалами с номерами идентификаторов DLCI =630, 231, 161 (созданных в оконечных коммутаторах FR с соответствующими офисами В1, В2, В3). Пользователи каждой VPN получают по виртуальным каналам доступ только к пользователям своей VPN.

Стандарт ITU-T G.1000 (SLA)

Одной из сложных задач по обеспечению гарантированного обслуживания SLA является выбор характеристик качества обслуживания и их параметров. Для решения этой задачи при заключении соглашения SLA в соответствии с рекомендацией ITU-T G.1000[1][2] предлагается производить опрос пользователей с последующей статистической обработкой мнений. Эта рекомендация содержит таблицу в виде матрицы (рис. 7) для определения различных компонентов качества обслуживания.
Рис. 7 Матрица для сбора требований к уровню услуг со стороны пользователя
В таблице по горизонтали расположены 7 критериев качества услуг: скорость, точность доступность, надежность, безопасность, простота, гибкость. Обращает на себя внимание среди этих критериев показатель безопасности. Успешное проведение работ в обеспечении ИБ позволит операторам получить преимущества в конкуренции. По вертикали матрицы расположены 11 функций обслуживания:
  1. заключение контракта;
  2. поставка и предоставление услуги;
  3. изменение услуги;
  4. поддержка услуги;
  5. ремонт и восстановление;
  6. прекращение обслуживания (пункты 1-6 образуют группу «управление службой»);
  7. установление соединения;
  8. передача информации;
  9. разрыв соединения (пункты 7-9 образуют группу «качество соединения»);
  10. денежные расчеты;
  11. управление сетью/службой со стороны пользователя.

Ниже приведено краткое содержание всех наименований матрицы по вертикали и горизонтали.

По вертикали.

  1. Заключение контракта: все мероприятия, начиная с момента установления связи между поставщиком услуги и пользователем до момента подписания контракта.
  2. Поставка, предоставление услуги: все мероприятия, связанные с предоставлением услуги, начиная с момента вступления контракта в силу и до момента, когда пользователь получает возможность воспользоваться услугой.
  3. Изменение: все мероприятия, связанные с изменениями в услугах, начиная с запроса пользователя на изменение и до момента реализации изменений.
  4. Поддержка услуги: все мероприятия, связанные с поддержкой услуг, с тем, чтобы обеспечить пользователю удобный доступ к услуге.
  5. Ремонт и восстановление: все мероприятия, связанные с восстановлением услуг после неисправностей, приведших к частичной или полной потере для пользователя пользования услугами.
  6. Прекращение обслуживания: все мероприятия, связанные с прекращением предоставления услуг, начиная с момента запроса на них пользователем и до момента их полного использования.
  7. Установление соединения: все мероприятия, связанные с действием услуг, начиная с момента запроса на них пользователем и до момента получения одного из следующих сигналов:
  • сигнал «свободно»,
  • сигнал «занято»,
  • любой другой сигнал, указывающий на состояния сети или вызываемой стороны (в т.ч. отсутствие какого-либо сигнала).

8.Передача информации: все мероприятия, начиная с момента установления соединения и до момента разрыва соединения любой из сторон. 9.Разрыв соединения: все мероприятия, связанные с запросом на разрыв установленного соединения и до момента восстановления системы для последующего использования. 10.Денежные расчеты: все мероприятия, связанные с оплатой и расчетами за оказанные пользователю услуги. 11.Управление сетью/службой со стороны пользователя: все мероприятия, связанные с отслеживанием пользователем предварительно согласованных изменений в услугах.

По горизонтали.

  1. Скорость: быстрота с которой исполняются функции услуг, например, скорость, с которой услуга предоставляются клиенту – готовность.
  2. Точность: четкость и полнота исполнения функции услуг по отношению к эталонному уровню.
  3. Доступность: четкость и полнота, с которой в момент запроса может быть установлен доступ пользователя к функциям услуги.
  4. Надежность: вероятность того, что функция услуг будет исполняться в рамках установленных ограничений по скорости, точность и доступности в течение одного года.
  5. Безопасность: конфиденциальность, в соответствии с которой поставщик услуг будет выполнять функции услуг в соответствии с контрактом.
  6. Простота: легкость применения функций услуг (высокое качество обслуживания).
  7. Гибкость: возможность предоставления пользователям функций услуг по особым запросам.


Таблица задумана как шаблон для сбора сведений о QoS для любой услуги. Для облегчения пользования таблицей и получения более однородных ответов ниже приведено краткое описание рекомендуемого содержания некоторых ячеек матрицы. Из приведенного выше содержания матрицы по горизонтали и вертикали следует, что характеристики SLA охватывают весь процесс связи, начиная с заключения контракта и кончая штрафами при эксплуатации. Матрица для сбора требований к качеству обслуживания со стороны пользователя разработана в качестве шаблона. Для обеспечения однородности в рекомендации ITU-T G.1000 приведено содержание ячеек матрицы (т.е. на пересечении горизонтали и вертикали таблицы). Например, ячейка 8-V соответствует характеристике качества передачи информации в части критерия безопасность. В рекомендации ITU-T G.1000 эта ячейка характеризует требования пользователя к конфиденциальности информации во время ее передачи. Ячейка 10-V содержит требования о защите от угроз безопасности операций по расчетам между оператором/провайдером и пользователем. Ячейка 3-VI характеризует легкость и удобство внесения поставщиком услуг изменений, вносимых в услугу. Ячейка 5-II характеризует правильности и полноту устранения неисправности.

Соглашение об уровне обслуживания сети Frame Relay

Для службы передачи данных сетей связи более современных технологий (например, сети АТМ) в качестве основного показателя обслуживания пользователей принято значение вероятности потерь информационных блоков данных. В сетях передачи данных Frame Relay, так же как и в сети Х.25 международными организациями по стандартизации не предусмотрено выполнение требований пользователей по этому показателю качества обслуживания. В то же время международной организацией ITU-T разработан стандарт Е.860, в котором определено качество обслуживания как «степень соответствия качества, предоставляемого пользователю поставщиком услуг, по согласованию между ними». Этот документ был разработан в 2002 году, т.е. значительно позже появления в эксплуатации сетей Frame Relay и Х.25. Тем не менее, на этапе начала эксплуатации сетей FR международный Форум Frame Relay разработал в 1999 году положения для сети FR о гарантии провайдером некоторых параметров качества обслуживания. Эти положения явились первым опытом, который послужил в дальнейшем более глубокой проработки для других сетей связи положений о письменном соглашении (контракте) об уровне обслуживания SLA (Service Level Agreements). Составление SLA предусматривает согласование компенсаций (штрафы) пользователю сети при невыполнении гарантий поставщиком. Возможны разнообразные формы этих компенсаций. Для этой цели предусматриваются определенные средства мониторинга. Ниже приведем те показатели SLA, которые подлежали согласованию для сетей FR.

Коэффициент доставки (вероятность потери) кадров

В условиях перегрузки в сети Frame Relay пакеты могут удаляться, поэтому в соглашении SLA оговариваются гарантии их доставки. Соответствующий параметр соглашения называется вероятность потерь кадров/пакетов (FDR – Frame/packet Delivery Ratio). Надо отметить, что провайдеры, как правило, различают пакеты, отправленные с соблюдением заданных значений CIR и с превышением этих значений (с установленным битом DE). Обычно провайдеры предлагают коэффициент FDR около 99,9х% CIR FDR для кадров, не подлежащих удалению, и 9х% DE FDR для кадров с установленным битом DE. FDR рассчитывается по формуле: CIR FDR = (количество доставленных кадров CIR – исключения)/(количество отправленных кадров CIR - исключения) DE FDR = (число доставленных кадров DE – исключения)/(число отправленных кадров DE - исключения). Под исключениями принимаются потери кадров из-за повреждений средств локального доступа, а также вследствие плановых остановов сети провайдером.

Доступность сети (коэффициент готовности сети)

Одним из наиболее важных параметров в соглашениях SLA – это доступность сети. Доступность сети определяет время, в течение которого можно пользоваться сетью. Соглашение SLA обычно гарантирует доступность от 99,95% до 100% при расчетном периоде в один месяц. Обычно для расчета используется следующая формула: 24 часа * количество дней в месяце * количество узлов сети - время простоя сети – исключенное время)/(24 часа * количество дней в месяце * количество узлов сети – исключенное время).

Простои в сети характеризуются такими параметрами. - Перерывы в обслуживании. - Потери данных, превышающие согласованные уровни. - Задержка в сети, превышающие согласованные уровни. Длительность простоя измеряется от момента обнаружения нарушения до момента восстановления обычной работы. В таб. 2 перечислены компоненты службы Frame Relay, учитываемые и не учитываемые при определении времени простоя.

Таблица 2. Компоненты, которые учитываются и не учитываются при определении времени простоя
Учитываемые компоненты
Неучитываемые компоненты
Все компоненты службы Frame Relay, предоставляемые и управляемые провайдером. Неисправность любого компонента, средств доступа и оборудования CPE, не предоставленного провайдером.
Отключение сети для проведения плановых работ.
Оборудование, предоставляемое провайдером и установленное у клиента CPE. Простои вследствие обстоятельств, которые провайдер не имел возможности предотвратить.

CPE (Customer Provider Equipment) – оборудование, установленное у клиента (в офисе, на предприятии, дома): маршрутизаторы, учрежденческая ATC, автоответчик, устройство для подключения цифровой линии от провайдера и др.

Доступность каналов PVC (коэффициент готовности PVC)

Многих пользователей интересует не только доступность сети в целом, но и доступность отдельных каналов PVC. Включение в соглашение SLA соответствующего пункта позволяет обеспечить нужные параметры связи между отдельными узлами или для потоков определенных форматов. Доступность канала PVC Frame Relay «из точки в точку» определяется как отношение времени, в течение которого этот канал способен передавать данные, ко времени проведения измерений. Доступность канала в течение месяца рассчитывается по следующей формуле: (24 часа * количество дней в месяце – время простоя PVC – исключенное время)/(24 часа * количество дней в месяце – исключенное время) В табл. 3 приведены компоненты канала PVC, которые учитываются и не учитываются при нахождении времени простоя.


Таблица 3. Компоненты, которые учитываются и не учитываются при определении времени простоя
Учитывается
Не учитывается
Каждый канал (в отдельности). Неисправность любого компонента по другую сторону линии раздела.
Отключение сети для проведения плановых работ.
Простои вследствие обстоятельств, которые провайдер не имел возможности предотвратить.

Реальная польза от показателя доступности каналов PVC состоит в возможности ее регулирования в зависимости от потоков, проходящих по каналам. Каналам с менее важными потоками назначается низкая доступность, что позволяет достичь определенной экономии.

Задержка в канале PVC

Для пользователя важны не только доступность сети и ее компонентов, но и скорость передачи данных. Во многих соглашениях SLA Frame Relay имеется пункт о задержках в сети. Для потоков, чувствительных к задержкам, минимизация этого параметра очень важна. Задержка в канале PVC определяется как время, необходимое кадру для прохождения по каналу «из точки в точку» и обратно (часто это называется задержкой с подтверждением приема). Измерение может проводиться от точки к точке, между линиями раздела, с учетом средств локального доступа. Возможны измерения между коммутаторами, в пределах сети провайдера. Некоторые провайдеры усредняют задержку за день, неделю или месяц, указывая в соглашении минимальное значение. В табл. 4 приведены примеры составляющей задержки.

Таблица 4. Примеры составляющей задержки пакетов
Примеры
От коммутатора к коммутатору
От точки к точке («от конца в конец»)
По стране . Порт 64 Кбит/с=130мс Порт 64 Кбит/с=200мс
Между странами Порт 64 Кбит/с=160мс Порт 64 Кбит/с =250мс

В число показателей качества обслуживания QoS значение задержки не входит в стандартах протоколов FR. Тем не менее, многие производители поддерживают передачу речи по сети FR. Уменьшение задержек достигается за счет приоритезации речевого трафика и использования достаточно больших скоростей передачи на магистральных линиях связи. Для уменьшения задержек на низкоскоростных каналах связи применяется уменьшение максимального размера кадров неречевого трафика (фрагментация). Это позволяет избежать задержек, связанных с нахождением в очереди на передачу очень длинных кадров в целях уменьшения задержки. Обратим внимание, как было отмечено выше, в состав сообщения SETUP при установлении коммутируемого виртуального канала входит параметр максимального размера кадра в данном виртуальном соединении. Отметим, что согласно стандарту максимальный размер поля данных кадра FR составляет 4056 байт. Для передачи речи по сетям FR разработаны соответствующие стандарты, в частности, стандарты форума Frame Relay.

Особенности сети Frame Relay по сравнению с сетью Х.25

Перечислим на основании приведенного выше материала особенности сети FR по сравнению с сетью Х.25.

  1. Стандартом на сеть FR предусмотрено согласование с провайдером при установлении соединения требований пользователя к показателям трафика, влияющим на качество обслуживания QoS. Сеть Х.25 такую возможность пользователю не предоставляет.
  2. Стек протоколов транспортной сети FR состоит из двух уровней (физический и канальный). Стек протоколов транспортной сети Х.25 состоит из трех уровней, соответствующих модели OSI. Искаженные в канале кадры FR не восстанавливаются в транспортной сети FR. Канальный уровень FR выполняет процедуры обнаружения искаженных кадров на приеме и коммутацию кадров “Данные”. В сети Х.25 процедуры канального уровня обнаруживают искаженные информационные кадры и восстанавливают их путем повтора из буфера. На сетевом уровне Х.25 производится коммутация информационных кадров.
  3. В сети FR установление и разъединение коммутируемого виртуального канала осуществляется по выделенному виртуальному каналу. В сети Х.25 функции установления и разъединения КВК выполняются в том же виртуальном канале, в котором производится обмен пакетов “Данные”.
  4. В формате кадра FR предусмотрены поля оповещения конечных пользователей конкретных виртуальных каналов о перегрузке. В сети Х.25 предусмотрено оповещение о перегрузке относительно всех пользователей, подключённых к центру коммутации.
  5. В сети FR производители поддерживают не только службу передачи данных, как и в Х.25, но и службу передачи речи. Следует отметить, что служба передачи речи в FR не стандартизирована международной организацией. В сети Х.25 службы передачи речи нет.
  6. В сети FR кроме постоянного и коммутируемого виртуального канала предусмотрен третий тип виртуального канала - коммутируемый постоянный виртуальный канал КПВК (SPVC).
  7. В сети FR в отличие от Х.25 предусмотрена процедура контроля постоянного виртуального канала.
  8. В VPN на базе FR в отличие от закрытой группы абонентов на базе Х.25 предусмотрена возможность выполнения требований пользователей по согласованию показателей трафика с провайдером.
  9. Для сети FR предоставлена возможность гарантировать обслуживание пользователей, заключив для этого соглашение об уровне обслуживания SLA с провайдером сети. Международная организация Форум Frame Relay для этой цели разработала специальный документ. Для пользователей сетью Х.25 такая возможность не предоставлена.

Примечания

  1. ITU-T Recommendation G.1000. Communications Quality of Service: a framework and definitions, 2001
  2. Файерберг О.И., Шварцман В.О. Качество услуг связи. М.: ИРИАС, 2005. 152с.