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01/05/2007 / Thiago

Frame Relay

Introdução

O Frame Relay foi desenvolvido originalmente como uma extensão à tecnologia ISDN já apresentada. Seu objetivo é permitir a comunicação através de circuitos comutados em uma rede de pacotes. Se tornou assim uma maneira independente e barata para criação de WANs.

Para que isto seja possível, os comutadores Frame Relay criam circuitos virtuais para conectar redes locais à uma WAN. Sendo assim, em uma das bordas normalmente se encontra um roteador conectado à rede local e na outra ponta o switch portador. A tecnologia utilizada para transmissão de dados entre o roteador e o switch comutador independe do Frame Relay.

Devido sua simplicidade aparente, o Frame Relay se tornou um dos padrões de WAN mais utilizados. Além de sua simplicidade, o seu custo o torna mais viável do que comparado à linhas alugadas.

Frame Relay

O Frame Relay é um padrão ITU-T e ANSI utilizado para prover serviço WAN orientado à conexões com comutação de pacotes. O Frame Relay reside na camada 2 do modelo OSI.

O Frame Relay utiliza um protocolo originado do HDLC da Cisco, o LAPF (Link Access Procedure for Frame Relay). Basicamente a comunicação é realizada através de dispositivos DTE e DCE na borda da WAN.

Uma rede Frame Relay freqüentemente é utilizada como interconexão para várias redes locais. Esta conexão normalmente faz uso de troncos servidos por terceiros sendo que o switch Frame Relay será o DCE para conexão do cliente com as linhas E1/T1. O dispositivo que irá fazer a conexão da rede local para o link Frame Relay é chamado FRAD (Frame Relay Access Device) e pode ser um roteador, por exemplo.

Conceitos Frame Relay

Existem basicamente alguns conceitos importantes para entender o funcionamento de um Frame Relay:

  • VC – Virtual Circuit, ou Circuito virtual, é o nome dado à uma conexão entre dois dispositivos compatíveis com Frame Relay. Em uma única interface física podem existir diversos VC.
  • DTE – Data Terminal Equipament, ou Equipamento Terminal de Dados que será conectado ao Frame Relay através do estabelecimento dos circuitos virtuais.
  • DLCI – Data Link Connection Identifier, ou Identificador de Conexão em Linhas de Dados identifica localmente um circuito virtual em um dispositivo. Este número que será utilizado para a identificação de diversos CV em uma única interface física.
  • FRAD – Frame Relay Access Device, ou Dispositivo de Acesso ao Frame Relay, é o equipamento que será utilizado para a conexão de dispositivos não-Frame Relay à uma rede rede Frame Relay.
  • PVC – Permanet Virtual Circuit, ou Circuito Virtual Permanente são VC pré-configurados pelo provedor do serviço.
  • SVC – Switched Virtual Circuit, ou Circuito Virtual Comutado são VC estabelecidos dinamicamente através de sinalização do canal.

Por ter sido projetado para operar em linhas digitais de alta qualidade, o Frame Relay não oferece nenhum mecanismo de recuperação de erros. Se houver um erro em um quadro, conforme detectado por qualquer nó, o quadro será descartado sem notificação.

Os vários circuitos virtuais em uma só linha de acesso podem ser distinguidos porque cada VC possui seu próprio DLCI. O DLCI é armazenado no campo de endereço de cada quadro transmitido. O DCLI normalmente tem apenas significado local e pode ser diferente em cada extremidade de um VC.

Largura de Banda e Controle de Fluxo do Frame Relay

A conexão serial ou link de acesso a uma rede Frame Relay é normalmente uma linha alugada. A velocidade da linha será a velocidade de acesso ou a velocidade da porta. A velocidade das portas é tipicamente de 64 Kbps a 4 Mbps. Alguns provedores oferecem velocidades de até 45 Mbps.

Normalmente, há vários PVCs operando no link de acesso, onde cada VC dispõe de uma largura de banda dedicada. Isso é conhecido como CIR (Taxa de Informação Contratada). A CIR é a taxa à qual o provedor de serviços promete aceitar bits no VC.

As CIRs individuais normalmente são inferiores à velocidade da porta. No entanto, a soma das CIRs normalmente será superior à velocidade da porta. Às vezes, este é um fator de 2 ou 3. A multiplexação estatística acomoda a natureza intermitente das comunicações entre computadores, já que é raro que todos os canais estejam à taxa máxima de dados simultaneamente.

Os quadros que chegam a um switch são enfileirados ou colocados em buffer antes de serem encaminhados. Como em qualquer sistema de filas, é possível que haja um acúmulo excessivo de quadros em um switch. Isso causa atrasos. Os atrasos ocasionam retransmissões desnecessárias, que ocorrem quando os protocolos de nível mais alto não recebem reconhecimento dentro de um prazo determinado. Em casos graves, isso pode causar quedas tremendas no desempenho da rede.

Os switches de Frame Relay incorporam uma política de descartar quadros da fila para manter as filas curtas. Os quadros cujo bit DE (Discard Eligibility) estão marcados serão os primeiros a serem descartados. O bit DE, parte do protocolo LAPF, indica aqueles quadros que foram aceitos e estão acima da CIR.

Mapeamento de Endereços e Topologia do Frame Relay

As WANs freqüentemente são interligadas como topologia em estrela. Os serviços primários residem em instalações centrais, que se ligam a cada local remoto que precisa ter acesso aos serviços. Em uma topologia de Hub and Spoke, o local do Hub é escolhido para resultar em despesas mínimas de linha alugada. Ao implementar uma topologia em estrela com o Frame Relay, cada instalação remota possui um link de acesso à nuvem de Frame Relay através de um só VC. O ponto central possui um link de acesso com vários VCs, um para cada local remoto. Pelo fato de as tarifas de Frame Relay não serem afetadas pela distância, o ponto central não precisa estar no centro geográfico da rede.

Uma topologia de malha completa é escolhida quando os serviços a serem acessados encontram-se geograficamente dispersos e quando é necessário que o acesso a eles seja altamente confiável. Com malha completa, cada local é ligado a cada um dos demais locais. Ao contrário das interconexões de linha alugada, isso pode ser realizado no Frame Relay sem hardwares adicionais. Para redes grandes, uma topologia de malha completa raramente é econômica. Isso se deve ao fato de que o número de links necessários para uma topologia de malha completa cresce a quase o quadrado do número de locais.

LMI de Frame Relay

Quando os fornecedores implementaram o Frame Relay como tecnologia independente em vez de como um componente de ISDN, decidiram que havia a necessidade dos DTEs adquirirem dinamicamente informações sobre o status da rede. Este recurso não fazia parte do projeto original. As extensões para essa transferência de status denominam-se Local Management Interface (LMI).

O campo DLCI de 10 bits aceita os identificadores de VCs entre 0 e 1023. As extensões da LMI reservam alguns desses identificadores. Isso reduz o número permitido de VCs. São trocadas mensagens de LMI entre os DTEs e os DCEs, usando-se esses DLCIs reservados.

As extensões LMI incluem o seguinte:

  • O mecanismo keepalive, que verifica a operacionalidade do VC;
  • O mecanismo multicast;
  • O controle de fluxo;
  • A capacidade de dar significado global aos DLCIs;
  • O mecanismo de status do VC.

Existem vários tipos de LMI, cada uma incompatível com as demais. O tipo da LMI configurada no roteador precisa corresponder ao tipo usado pelo provedor de serviço.

Concluindo

Com as informações citadas, podemos compreender diversos tópicos básicos sobre o Frame Relay. Sua aplicabilidade hoje no mercado é muito extensa e talvez seja necessário um maior conhecimento da tecnologia para utiliza-la de maneira otimizada.

Vou ficando por aqui e logo haverá outro tópico a ser postado por aqui! Até mais!🙂

3 Comentários

Deixe um comentário
  1. Eunice / ago 8 2007 8:26

    gostei da materia e gostaria de receder mais

  2. ThigU / ago 8 2007 9:49

    Eunice,

    Estou escrevendo material sobre CCNA, que por sua vez tem algo sobre frame relay, mas nada mais aprofundado do que o que já foi escrito aqui.

    Obrigado!🙂

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