Redes Frame Relay

FRL. Redes de Datos. Congestión. Paquetes. Eficacia. Eficiencia. VLSI (Very Large Scale Integration). DLCI. FECN. BECN. ISDN (Integrated Services Digital Network). ATM (Asynchronous Transfer Mode)

  • Enviado por: Freddy Espinoza
  • Idioma: castellano
  • País: Chile Chile
  • 21 páginas
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UNIVERSIDAD MAYOR

FACULTAD DE INGENIERIA

INGENIERIA DE EJECUCION

EN COMPUTACION E INFORMATICA

REDES FRAME RELAY

ASIGNATURA

REDES DE COMPUTACIÓN

SANTIAGO - CHILE

MAYO-2000

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INDICE

INTRODUCCIÓN

INTRODUCCIÓN

El Frame Relay (FRL) se presenta como la primera adecuación de las redes de datos a las nuevas tecnologías digitales de transmisión y a los grandes avances del VLSI en computación. En principio el FRL está orientado para la transmisión de datos y en este sentido puede ser visto como el heredero natural de las redes públicas de conmutación de paquetes con las que compite en clara ventaja.

Si profundizamos en esta comparación habremos de situarnos en los años 60 cuando los dispositivos informáticos utilizaban de forma generalizada modems conectados a las redes de circuitos telefónicos. Estas redes utilizaban equipos y medios de transmisión analógicos que fueron en parte heredados cuando en los años 70 aparecieron las redes de paquetes, las primeras diseñadas específicamente para transmitir datos. Lamentable la calidad de estas infraestructuras podría ser la adecuada para transmitir voz pero resultaba insuficiente para transmitir datos: elevado nivel de ruido, alta atenuación, pequeños anchos de banda... que generaban una alta tasa de errores.

Tampoco los nodos que componían la nuevas redes de paquetes eran generosos en recursos relativos a capacidad de almacenamiento o velocidad de procesado. Sólo bajo estas circunstancias pueden justificarse los abundantes controles para la detección de errores de las redes de paquetes, o sus reiterados mecanismos para el control de flujo para no saturar los nodos, o el pequeño tamaño de los paquetes más pensados superar para facilitar las retransmisiones que para lograr la máxima eficacia. El resultado fue una red que proporcionaba una comunicación segura entre usuarios pero que resultaba lenta e ineficiente, debido a los múltiples controles ejecutados dentro de la red y al elevado overhead de sus cabeceras que llegaban incluso a ser redundantes.

Sin embargo hoy en día aquellas circunstancias han cambiado notablemente y el entorno donde se diseñan la nuevas redes de comunicaciones es muy diferente:

  • Se dispone de nuevas infraestructuras y nodos de conmutación de alta calidad que aumentan la velocidad de transmisión y simultáneamente reducen la tasa de errores.

  • Los usuarios tienen instalados modernos dispositivos terminales (estaciones de trabajo, controladoras de comunicaciones, IWUs,...) con gran capacidad para analizar y manipular los flujos de información.

Estas dos circunstancias han promovido una estrategia generalizada de vincular los dispositivos de los usuarios con las redes de comunicaciones haciéndolos copartícipes en el proceso de transferencia de información. Esta estrategia, asumida por las redes FRL y las redes ATM, consiste a grosso modo en delegar el control de flujo y el control de errores a los terminales mientras que la red es únicamente responsable de la transmisión y la conmutación de los datos.

Pero surge una cuestión obvia:

¿Y si ocurre un error o se saturan los nodos de la red?

Pues han de ser los terminales de los usuarios quienes gestionen estas situaciones reenviando los frames erróneos o bien reduciendo la velocidad de transmisión para evitar la congestión, mientras que la red se limitará exclusivamente a dar simples indicaciones del estado de sus recursos y en todo caso dará avisos de que se han producido errores o congestiones pero nunca de recuperar los datos dañados o extraviados. Esta es la esencia tanto del Frame Relay como la del ATM: reducir al mínimo los procesos dentro de la red en aras de la máxima eficacia.

CONCEPTO DE FRAME RELAY

Originalmente fue estandarizado por el CCITT como un servicio para optimizar el uso de los canales del ISDN en banda estrecha y adecuarlos a la transmisión de datos. Sin embargo el posterior desarrollo de los acontecimientos lo han convertido en un interface de red independiente del ISDN y paradójicamente muy pocas redes ISDN han llegado a implementarlo. Es curioso observar el paralelismo con el ATM también nacido en el seno de la ISDN, esta vez en la banda ancha, y que hoy es una realidad en redes locales! mientras que en redes WAN es todavía una posibilidad a medio plazo.

El mecanismo de funcionamiento no difiere mucho del resto de redes orientadas a la conexión y de multiplexión estadística. Veamos con un ejemplo como funciona una red FRL. Supongamos que los usuarios I y J quieren enviarse información. El primer será verificar la existencia del circuito virtual en caso de utilizar conexiones permanentes (PVC) o bien establecer el circuito virtual en el caso de utilizar conexiones conmutadas (SVC). Una vez establecida la ruta entre los usuarios la información ya puede ser entregada a la red aunque deberá ser segmentada en tramas a las que se les añadirían cabeceras y delimitadores de sincronismo. Dentro de la cabecera de cada trama se encuentra el Data Link Connection Identifier (DLCI) que determinará el routing dentro de la red, prefijado si se trata de PVC o asignado dinámicamente si se trata de SVC.

Una vez transmitidos los frames son conmutados en cada nodo de acuerdo con unas las tablas que asocian cada DLCI de entrada un puerto de salida y un nuevo DLCI hasta que los frames alcanzan su destino donde son reensamblados y desprovistos de las cabeceras. Es obvio que estos identificadores no son direcciones de usuarios finales sino referencias que determinan el routing en cada nodo y con un significado limitado al contexto de cada link pues se va modificando a lo largo de todo el circuito virtual. El resultado es una mayor eficiencia ya que la dirección completa ocuparía mucho más espacio lo cual incrementaría el overhead y aumentaría el tiempo de proceso en cada nodo. El DLCI permite además multiplexar todas las conexiones que compartiendo ports y medios de transmisión lo que también redunda en una mayor eficiencia en la utilización de recursos.

ARQUITECTURA FRAME RELAY

El FRL es un servicio orientado a la conexión para la transmisión de datos en frames de tamaño variable de hasta 8 Kbytes y velocidades de hasta 2 Mbps. Esta velocidad máxima es consecuencia a que el estándar fue especificado dentro de la ISDN, aunque no existe otro motivo que impida el soporte de velocidades superiores.

Una red Frame Relay proporciona los servicios y las facilidades para que los usuarios puedan conectarse con otros usuarios que también utilizan FRL. El servicio ofrecido está dividido en dos planos que utilizan el mismo medio físico.

  • Plano de control (C-plane): encargado de realizar las conexiones a lo largo de toda la red y sobre las que se transferirán los datos. El protocolo de señalización utilizado es el Q.933 una extensión del Q.931 utilizado en la ISDN, mientras que en el nivel de enlace utiliza el Q.922, también conocido como LAPF, con controles de error y de flujo que permitan el control completo de los mensajes de señalización.

  • Plano de usuario (U-plane): una vez establecida la conexión el FRL utiliza el Q.922 como protocolo de enlace para transferir información entre los usuarios aunque únicamente usa la denominadas funciones núcleo que no proporcionan ni control de errores ni control de flujo funciones que deberá implementar los equipos terminales de los usuarios.

  • El protocolo de enlace

    Al observar el formato del frame utilizado en la Q.922 reconocemos similitud con otros protocolos de nivel 2 (SDLC, LAPD, LAPB...) excepto en algo fundamental: no tiene campo de control, por lo que podemos empezar constatando lo que el LAPF no puede hacer:

    • Sólo existen frames de información que transportan datos.

    • No existen frames de señalización ya que no hay forma material de codificar mensajes especiales para el establecimiento o la liberación de conexiones.

    • Tampoco existen frames que permitan a la red ejecutar control de flujo, enviar ACKs, o pedir retransmisiones... ¡¡¡ ni siquiera existe un campo que permita numerar los frames!!!

    Todas estas funciones deben ser implementadas en los equipos terminales tales como routers, bridges o controladoras de comunicaciones, que deberán disponer de los mecanismos necesarios para el secuenciamiento, el control de flujo, el envío de ACKs y la detección/recuperación de frames erróneos o duplicados, que permitan garantizar la integridad de los datos transmitidos.

    El limitado conjunto de funciones núcleo del Q.922 utilizadas para la transferencia de información de los usuarios determinan las principales características de las redes frame relay:

    • La red detecta pero no recupera errores, los nodos de la red tienen capacidad de detectar errores y en determinados casos de eliminar frames, pero nunca recuperarlos.

    • La red da avisos de congestión, utilizando dos bits, FECN y BECN (Forward and Backward Explicit Congestion Notification) con los que la red informa si hay congestión en los nodos atravesados. El bit FECN indica que había congestión en el camino atravesado por el frame, mientras que el bit BECN indica que había congestión para los frames que circulaban en la dirección opuesta. Ambos son indicaciones que invitan al generador de tráfico a reducir su velocidad de transmisión para bajar el nivel de congestión de la red. El FECN es útil cuando existen a mecanismos de ventana de nivel superior entre los usuarios finales mientras que el BECN se utiliza si se verifica tráfico en ambas sentidos.

    La figura muestra como una red FRL se comporta cuando los requerimientos del tráfico aumentan: al principio el troughput aumenta proporcionalmente al tráfico requerido por los usuarios, pero llega cierto punto A en el que la red no puede gestionar todo el tráfico: ha entrado en congestión. Observar como el throughput ya no es el mismo que el tráfico ofrecido ya que algunos frames empiezan a ser descartados. De continuar incrementándose el tráfico llega un punto B donde el que el throughput llega a disminuir, en esta situación los usuarios deberán reducir su tráfico, de lo contrario un alto porcentaje de sus frames serán desechados.

    Gestión de la red

    Funciones de Management a través del LMI (Local Management Interface) permite la comunicación con la red que informa del estado de los Circuitos Virtuales Permanentes (PVC). Se está trabajando para que el LMI también sirva para el establecimiento de Conexiones Virtuales Conmutadas (SVC). Para realizar la comunicación entre el dispositivo de datos del usuario (DTE) y la red existe un DLCI reservado a través del cual se realizan las siguientes funciones:

    • Requerimientos que permiten al DTE preguntar a la red si continúa activa.

    • Requerimientos que permiten al DTE preguntar por las lista de DLCI definidos para su interface

    • Requerimientos que permiten conocer el estado de cada DLCI si está o no está congestionado.

    En el futuro podrá ser usado para la gestión de más información de la red. En la actualidad los DTE no tienen la obligación de utilizar el LMI ya que sólo se utilizan PVC que tienen unas posibilidades más restringidas a la hora de gestionar los enlaces.

    El Control de Admisión

    Cuando se contrata un acceso FRL el primer parámetro a tener en cuenta es la Velocidad Máxima de Transmisión (Vt) que viene determinada por la calidad de la línea utilizada. Sin embargo para evaluar las posibilidades del acceso el parámetro clave es la clase de caudal o Committed Information Rate (CIR) que viene a ser la velocidad media de transmisión que la red se compromete a servir. El CIR se contrata para cada PVC o se negocia dinámicamente en caso de disponer de SVC. El Committed Burst Size (Bc) es el volumen de tráfico garantizado durante el Intervalo de Referencia (tc). Analíticamente:

    Bc = CIR * tc

    El límite máximo viene marcado por el tráfico en exceso o Excess Burst Size (Be), que indica el volumen de tráfico adicional que puede ser transmitido por encima del Bc.

    El proceso de utilización es el siguiente:

    • Supongamos que un usuario a transmite frames a la velocidad máxima, Vt. Observar cómo el volumen de información transmitida se va acumulando. Mientras este volumen esté por debajo del Bc los frames enviados por el equipo del usuario serán aceptados por la red (frames 1 y 2).

    • Pero si continúa transmitiendo intensamente llegará un punto en el que el volumen de información transmitida superará Bc y a partir de ese momento las tramas del usuario serán marcadas con el bit DE (frame 3) y pasarán a ser consideradas como tráfico de baja prioridad lo que significa que en caso de congestión en algún nodo de la red serán las primeras en ser descartadas.

    • Si el usuario persiste en transmitir puede llegar a superar el nivel Bc+Be punto a partir del cual ningún otra trama será admitida por la red y serán simplemente descartadas. Una vez agotado el intervalo tc los parámetros del tráfico acumulado son inicializados y se ejecuta de nuevo el mismo algoritmo.

    ESTRATEGIAS FRAME RELAY

    Analizado el control de admisión del FRL cada usuario puede contratar los parámetros que mejor se adapten a sus necesidades. Por un lado la red garantiza un volumen determinado Bc durante el intervalo de referencia, pero el usuario puede sacar más rendimiento de su conexión hasta llegar al nivel marcado por Bc+Be. En este intervalo sus tramas serán consideradas de baja prioridad quedando sujetas a la carga del sistema; como contrapartida a la posibilidad de que sean descartadas antes de alcanzar su destino, la operadora tarifará este tráfico a un precio inferior.

    Puesto que el CIR es uno de los parámetros contratados y está altamente relacionado con el costo del servicio caven múltiples opciones dependiendo del nivel elegido:

  • El usuario A quiere toda su información garantizada, es decir todos los frames serán admitidos y ninguno será marcado como descartable. Para ello elige un CIR igual a la velocidad de la línea Vt. Esta opción equivale a disponer de un circuito.

  • El usuario B elige un CIR = 0 de modo que todos sus frames son marcados como descartables consiguiendo unos costos óptimos a cambio de tener que retransmitir algunas tramas tras haber sido descartada.

  • El usuario C contrata un CIR no nulo por debajo de Be, por lo que parte de su tráfico está asegurado aunque eventualmente puede superar el nivel Bc y enviar tramas descartables. Es la opción más habitual.

  • VENTAJAS E INCONVENIENTES

    Las principales ventajas del Frame Relay están relacionadas por un lado con un ahorro de costos debida a las características de acceso y por otro lado con la eficiencia en la utilización del ancho de banda disponible.

    Ahorro de costos

    El acceso unificado a través del cual se pueden enviar todos los tráficos de datos e disponiendo de un sólo port de acceso que multiplexe los diferentes flujos de datos permitiendo la simplificación en la gestión de los servicios utilizados. Las aplicaciones relacionadas con las comunicaciones no necesitan realizar grandes cambios en la arquitectura de sus comunicaciones gracias al bajo nivel de transparencia del FRL (nivel 2 del modelo OSI) que permite encapsular la mayoría de los protocolos existentes (IP, SDLC, IPX...). Diversos acuerdos internacionales garantizan tales encapsulamientos.

    También las operadoras pueden incrementar rendimiento de sus instalaciones gracias a la posibilidad de poder ofrecer un volumen de tráfico muy superior al que realmente pueden soportar. Esta afirmación, casi una paradoja, está basada en la presunción estadística de que la probabilidad de que todos los usuarios empiecen a transmitir simultáneamente es muy pequeña. Aún en el caso de que esto ocurriese y se llegara a un estado de congestión la red dispone de mecanismos estandarizados para gestionara.

    Eficiencia en el uso del ancho de banda

    Los usuarios FRL disponen de ciertas calidades de servicio a veces inéditas en las actuales redes de comunicaciones. Facilidades como la posibilidad de acomodar tráfico a ráfagas tan común en nuestros días, o contratar un CIR apropiado a sus necesidades o disponer de un sólo port de acceso que multiplexe los diferentes flujos de datos.

    Inconvenientes

    El Frame Relay es sólo un Interface de acceso, que puede ser implementado internamente utilizando diversos protocolos y diversos mecanismos de routing. No obstante se ha de tener en cuenta que el rendimiento obtenido está relacionado con el uso eficiente de los enlaces de comunicación, pero sólo se verifica si hay una red por en medio de cierta calidad:

    • Si la conexión es directa, es decir si no hay nodos intermedios, el FRL no ofrece ninguna ventaja frente a SDLC o HDLC, con los que guarda gran semejanza.

    • Si la probabilidad de error (BER) fuese alta sería necesario retransmitir frames enteros de extremo a extremo por lo que las ventajas iniciales quedarían neutralizadas. En este punto es destacable que si bien es cierto que se pueden utilizar instalaciones existentes, estas han de poder ofrecer un mínimo nivel de calidad para poder soportar servicios FRL.

    La eficiencia del Frame Relay, basada en la sencillez, tiene contrapartidas como la imposibilidad de ofrecer prioridades o la disminución del nivel de seguridad de las transmisiones. Estas y otras limitaciones son consecuencia de haber suprimido un nivel superior de protocolo que hace los frames transparentes a la red.

    También tiene contrapartidas la facilidad para transmitir frames de tamaño variable que introduce retardos y tiempos de respuesta imprevisibles lo que dificulta, aunque no imposibilita, a las redes FRL para el transporte de datos isocrónicos como voz y vídeo en tiempo real. No obstante sería posible su soporte limitando el tamaño de los frames y utilizando internamente infraestructuras ISDN o ATM.

    Otro inconveniente es el mecanismo utilizado para el control de flujo muy simple pero que obliga a disponer de unos amplios tamaños de ventana en ambos extremos de la red. Si hay congestión persistente el único método viable es el de modificar el tamaño de la ventana dinámicamente según el estado de la red para obtener la máxima eficacia y evitar congestiones severas.

    APLICACIONES

    La organización ANSI en el estándar T1.606 cita cuatro ejemplo de aplicaciones que se beneficiarían de las características del Frame Relay:

  • Transferencia interactivas de bloques de información que necesitan transferir elevados volúmenes de información y con sensibilidad media en cuanto al retardo como el videotexto en alta resolución o CAD/CAM.

  • Transferencia de ficheros de gran tamaño, son aplicaciones poco sensibles al retardo aunque con elevados requerimientos de velocidad. Por ejemplo una organización extensa que necesite enviar actualizaciones de software a toda una red de oficinas.

  • Multiplexión a baja velocidad, este tipo de aplicaciones explota la capacidad del FRL para conectar varias aplicaciones, con bajos requerimientos en cuanto a velocidad y retardo, a través de un único acceso.

  • Trafico de caracteres interactivos, son el tipo de mensajes que generan los terminales remotos, o su emulación, con bajos requerimientos en cuanto a volumen y retardo como las instalaciones de host tradicionales que cuentan con un elevado número de terminales entre pantallas e impresoras.

  • Aunque podría incluirse en alguno de los apartados anteriores especial atención merece la interconexión de LAN mediante la utilización de IWUs (routers, bridges...) y encapsulando los protocolos de routing más comunes como por ejemplo : TCP/IP, IPX.

    Frame Relay contra otros servicios

    El número de servicios de telecomunicaciones ofrecido aumenta constantemente, llegando a ser más difícil elegir la opción más adecuada para cada necesidad. La técnica de Frame Relay encontrará su propio hueco en el mercado, a veces en competencia con otros servicios, a veces complementando esos servicios.

    ATM

    Frame Relay no es una tecnología que persiga una competición con ATM para servicios multimedia y para servicios de transmisión a alta velocidad, dado las valiosas características de ATM, como QoS o otras, que no tienen un equivalente en FRL. No ocurre lo mismo en comunicaciones de datos, para las que FRL es más eficiente que ATM. De otro lado, a favor de FRL se encuentra el hecho de que es un standard disponible actualmente, incluso para redes grandes, y que ha demostrado ser una técnica competitiva, mientras que por el momento, no puede decirse lo mismo de ATM.

    ISDN

    FRL y ISDN pueden entenderse como servicios complementarios, utilizando enlaces ISDN como acceso a una red FRL o como un enlace alternativo para el caso de ser imposible en un momento dado acceder a un enlace FRL. Para transmisión de datos FRL es la solución correcta cuando el volumen de información a transmitir es elevado y el numero de puntos de conexión es bajo, la dispersión de los usuarios es alta y obviamente si lo que se quiere es integrar voz, datos e imágenes utilizando los mismos equipos e infraestructuras. Si lo que se quiere es la interconexión de LANs mediante routers entonces FRL es normalmente más apropiado dado el alto volumen de información de control generado.

    X.25

    Las redes de paquetes como X.25 son más lentas e ineficientes que FRL. Es importante recordar que esas redes de paquetes han sido pensadas cuando las infraestructuras de comunicaciones eran de peor calidad, lo que forzaba a diseñar procedimientos de control reiterados. FRL toma lo mejor de los nuevos equipos de conmutación y transmisión. De cierta manera FRL es la evolución natural de esas redes de paquetes X.25, a las que supera claramente en ventajas y en menor complejidad.

    Enlaces Permanentes (Líneas Dedicadas)

    Algunos puntos deben tenerse en cuenta cuando se compara FRL y enlaces permanentes (como líneas dedicadas y enlaces punto-punto). Las capacidades que las líneas dedicadas proporcionan deben ser evaluadas cuidadosamente, considerando algunos parámetros como el conjunto del tráfico generado, que si es alto, hace que la mejor solución sea una línea dedicada. Otro punto a analizar es el número de nodos o lugares a conectar. Para cierto numero de lugares, FRL es una alternativa mejor que construir una red mallada.

    Frame Relay / ATM

    FRL es bastante simple y con un área de servicio relativamente cercano a ATM: las dos son técnicas de conmutación de paquetes a alta velocidad y los dos son tecnologías orientadas a conexión. A pesar de ello, es interesante apuntar algunas diferencias más significativas:

    Es bien sabido que ATM es una tecnología capaz de transportar cualquier tipo de tráfico, segmentando la información en celdas de tamaño fijo. FRL, de otro lado, está básicamente dedicado al área de la transmisión de datos, aunque también segmentar la información en tramas de tamaño variable. ATM proporciona una escalabilidad extraordinaria en velocidad y entornos, que la hace adecuada tanto para LAN como WAN. A pesar de ello, FRL es más eficiente que ATM dado su cabecera más pequeña y su simplicidad. Ambas tienen una aceptación plena en la industria aunque ATM está principalmente disponible en entornos LAN, mientras que en entornos WAN todavía se encuentra en una etapa de despliegue, especialmente para grandes redes públicas. De todas formas, todavía no ha llegado al nivel en el que se encuentra Frame Relay, que se encuentra altamente disponible y el número de elecciones diferentes de equipo es realmente alto, desde únicamente soluciones hardware hasta herramientas completamente software.

    Dada esta situación, parase que los dos standard pueden terminar complementándose y no compitiendo por el mismo hueco en el mercado, lo que es realmente un hecho interesante desde cualquier punto de vista, tanto desde el lado del usuario como desde el del operador. Las dos arquitecturas pueden ser perfiladas para su interconexión.

    • Interconexión de Redes

    Una red ATM podría simplemente proporcionar un mecanismo de transporte entre redes FRL. Esta función podría utilizar un PVC ATM para transportar de una forma transparente el tráfico FRL. La función inversa también es posible: una red FRN transportando tráfico ATM

    • Interconexión de Servicios

    Permite a usuarios FRL interactuar directamente con usuarios de ATM. La forma como actúa es similar al modo de funcionamiento de un conversor de protocolos, lo que facilita la comunicación entre dos dispositivos diferentes. Ello significa que las cabeceras de las tramas FRL deben ser mapeadas a sus equivalentes en ATM y a la inversa.

    Prácticamente desde su fundación, el Forum ATM se ha interesado en soportar e interconectar las redes los sistemas basados en tramas, y por eso se han desarrollado dos interfaces bien conocidos: la unidad de intercambio de datos (DXI) y el interfaz de usuario a red basado en tramas (FUNI), que permite la interconexión de redes Frame Relay con redes ATM. Otros trabajos de interés del Forum ATM para FRL ha sido el Interfaz Interoperadora de Banda Ancha (B-ICI) que permite la interconexión de dos redes ATM de diferentes operadores, que proporcionan diferentes servicios portadores, siendo FRL uno de ellos.

    Interfaz de usuario a red basado en tramas (FUNI)

    Un modo para acceder a una red ATM puede ser añadir nuevo software al equipo basado en tramas, para actualizarlo con el nuevo protocolo FUNI. El nodo ATM debe tener software que permita aceptar tramas y segmentarlas en celdas para enviarlas a través de la red ATM. Es decir, todo el trabajo es realizado por equipo ATM en la periferia de la red.

    Unidad de Intercambio de Datos (DXI)

    En este caso, y de forma diferente a lo que ocurre con el FUNI, es necesario un equipo adicional, que es normalmente responsabilidad del usuario. Este equipo segmenta las tramas FRL en celdas ATM, y las reensambla en tramas en la dirección contraria. De hecho, la funcionalidad que proporciona la DXI es la misma que la FUNI, pero en este caso el interfaz ATM utilizado es el interfaz UNI.

    Interfaz Interoperadora de Banda Ancha (B-ICI)

    El B-ICI cubre varios aspectos, como el transporte, conmutación, QoS, administración, y un amplio rango de servicios soportados. El B-ICI permitirá la transmisión de celdas entre redes ATM para transportar servicios FRL.

    ¿ATM o FRL?

    ATM y Frame Relay tienen muchas aplicaciones y huecos de mercado, especialmente considerando la transmisión de datos. La elección de una u otra opción deba basarse en varias consideraciones técnicas, estratégicas y económicas:

    • disponibilidad de servicios y equipo

    • costo para el propietario

    • compatibilidad sobre diferentes fabricantes y operadores

    • capacidad de migración

    • costos de administración de la red

    • aplicaciones y eficiencia en la utilización del espectro

    • clases de servicio

    • evolución de las necesidades

    La decisión cuando se realiza una elección debería considerar cada uno de los factores junto con consideraciones especificas aplicables a cada tipo de negocio. A pesar de ello puede considerarse que ATM y FRL no son tecnologías excluyentes, sino opciones complementarias, especialmente si se considera FRL más bien como un servicio y ATM como una tecnología.

    Polémica con Frame Relay

    Es evidente que las ventajas ofrecidas por FRL pueden ser fácilmente superadas por los servicios proporcionados por las futuras redes ATM. Es más, para algunos expertos este es el objetivo del Frame Relay: ayudar a salvar el vacío hasta que esté disponible la B-ISDN. Sin embargo, si se hace un análisis detallado considerando las necesidades del usuario, las estrategias de los fabricantes y la inversión realizada por los operadores, se obtiene una clara percepción de que FRL es un asunto importante a corto y medio plazo. Importantes empresas como IBM, ALCATEL o AT&T, están ya utilizando Frame Relay como uno de los principales interfaces de acceso a sus redes ATM. Resulta aún más significativa la posición de organismos como el Forum ATM, que ha publicado tres standard relacionados con FRL. Es la especificación B-ICI que permite la interconexión de redes ATM que soportan servicios FRL, la especificación DXI, extraordinariamente compatible con FRL, que permite a los routers FRL actuales ser conectados a redes ATM públicas, y la FUNI que permite una transmisión directa de tramas a través de nodos ATM.

    Es decir, Frame Relay es en este momento una de las opciones más sólidas para empezar a proporcionar capacidades que estaban reservadas a redes de banda ancha y a preparar una migración a estas redes de alta velocidad, a la vez que se protegen inversiones ya realizadas. ATM es comúnmente referida como la tecnología de la alta velocidad: altas capacidades, Gigabits por segundo, multimedia... pero estos servicios que no son requeridos hoy en día por muchos usuarios, que todavía no necesitan grandes anchos de banda, ni aplicaciones de vídeo ni audio de alta calidad. Es también posible que durante mucho tiempo los servicios de baja y media velocidad continúen siendo una mayoría en las redes ATM. Es precisamente en este segmento, donde FRL tendrá su oportunidad como un acceso estandarizado para la transmisión de datos y transmisión de voz en redes de alta velocidad. Si esta presunción resulta ser correcta, es no demasiado arriesgado suponer que Frame Relay es no sólo una solución a corto plazo a esta situación, sino también un interfaz sólida de comunicaciones cuya instalación sería probablemente más duradera de lo que en principio se había esperado.

    Redes Frame Relay en la actualidad (Aplicación Comercial)


    La demanda por servicios públicos de Frame Relay es muy grande en todo el mundo, siendo actualmente la tecnología más usada en las redes de área amplia. En México se ofrecen servicios públicos Frame Relay desde 1995 (proporcionados por InterVan de Intersys) y se espera que el mercado despegue con la introducción en 1996 de UniNet de TELMEX y del servicio Frame Relay de Avantel. Como un ejemplo del fuerte crecimiento experimentado por Frame Relay desde sus inicios podemos citar que en Japón había sólo un proveedor del servicio en 1992 y que para fines de 1995 ya existían 23. Según una encuesta mundial realizada entre marzo y mayo de 1996 (1996 Market Survey by Steven Taylor; Distributed Networking Associates commisioned by The Frame Relay Forum; May 19, 1996; http://www.frforum.com/4000/4013.html), el crecimiento de Frame Relay fue de aproximadamente 300% entre 1995 y 1996. De acuerdo a esta encuesta:

    Todos los proveedores de servicios Frame Relay ofrecen puertos de acceso de 64 Kbps y E1, algunos ofrecen puertos de velocidades menores de 64 Kbps, E1 fraccional y múltiplos de E1, y algunos proveedores planean ofrecer enlaces E3 que proporcionan una velocidad de acceso de 34 Mbps (En los Estados Unidos se utilizan velocidades de 56 y 64 Kbps, 1.5 Mbps (T1) y 45 Mbps (T3)).

    Las dorsales (backbones) de las redes que ofrecen el servicio Frame Relay emplean en su mayoría tecnología Frame Relay internamente, pero algunas ya utilizan ATM.

    Todos los proveedores ofrecen circuitos virtuales permanentes (PVC) pero ninguno ofrecía todavía circuitos virtuales conmutados (SVC), aunque la mayoría planeaba hacerlo.

    Se tienen en promedio 8 puertos por cliente (distribuidos en varios sitios) y 1.5 PVCs por puerto (Esta cifra es menor de lo que podría esperarse puesto que una de las características más publicitadas de Frame Relay es el multiplexaje de circuitos virtuales sobre un mismo puerto físico).

    Las topologías lógicas de redes privadas virtuales más utilizadas son (en orden decreciente): estrella, malla parcial, malla completa y punto a punto.

    Las dos aplicaciones que más utilizan Frame Relay en la actualidad son la interconexión de LANs y el acceso a Internet.

    En una línea privada se puede transmitir a máxima velocidad (la velocidad del puerto físico de acceso) durante todo el tiempo, mientras que en un circuito virtual sólo pueden enviarse ráfagas a máxima velocidad y la velocidad media de transferencia de información debe permanecer por abajo del CIR; en contrapartida, el costo de un circuito virtual debe ser inferior al de una línea privada, sobre todo cuando se tienen líneas de larga distancia. Aunque las tarifas de Frame Relay no son uniformes sino que dependen del proveedor del servicio, en general se cobra por separado cada extremo de los PVCs en base a los siguientes elementos:

    Línea (privada) de acceso: el costo de la conexión al nodo más cercano de la red.

    Puerto de acceso: el costo por conectarse a un puerto del nodo de acceso.

    CIR : el costo del ancho de banda ofrecido

    Los costos de la línea y del puerto de acceso dependen de su velocidad, mientras mayor sea la velocidad mayor será el precio. La tarifa por CIR se considera un cargo fijo por el uso del ancho de banda del PVC y puede ser no lineal, es decir, mientras más CIR contrate un usuario, el costo de un incremento de ancho de banda adicional puede ser menor. Dado que las características de un PVC en algunas redes pueden ser asimétricas (diferentes en cada sentido), el costo del CIR corresponde al contratado en el extremo de salida. La posibilidad de tener PVCs con parámetros asimétricos permite optimizar circuitos en los que el tráfico es muy diferente en sus dos sentidos. Adicionalmente, algunos proveedores de servicio aplican tarifas que dependen de la distancia recorrida en la red por el PVC, de la cantidad de información transmitida a través de un PVC o de las características de las ráfagas (Bc y Be).

    La velocidad de un puerto de acceso define la máxima cantidad de información que puede ser transmitida por cualquier combinación de PVCs en cualquier instante. Sin embargo, dado que los PVCs no utilizan en forma continua la línea de acceso (En las líneas privadas el porcentaje de utilización promedio es inferior al 30%), es posible sobrevender (sobresuscribir) un puerto para aumentar la utilización promedio de su capacidad. En estos casos, los proveedores pueden aplicar descuentos en varios de sus cargos a los clientes.

    La suma de los CIR de todos los PVCs asignados a un puerto puede representar, típicamente, hasta el 200% de la velocidad de acceso. Por ejemplo, puede asignarse un CIR total de 4 Mbps a un puerto de 2 Mbps. Este total puede estar formado por cuatro PVCs de 1024 Kbps cada uno, o por ocho PVCs de 512 Kbps cada uno. En cualquier momento uno o todos los PVCs pueden transmitir tramas, dependiendo de las necesidades de los usuarios. Sin embargo, el usuario debe estar consciente de que el total de la información transmitida no puede exceder 2 Mbps.

    En los enlaces internos de la red también se utiliza la sobresuscripción para optimizar el número de PVCs que se pueden configurar en la red. Cada enlace tiene un ancho de banda virtual que se calcula multiplicando su ancho de banda real por un factor de sobresuscripción y restando al resultado un cierto porcentaje destinado a la administración de la red. El ancho de banda virtual disponible de un enlace es igual a su ancho de banda virtual menos la suma de los CIR de todos los PVCs que transitan por él. Un nuevo PVC puede establecerse a través de un enlace siempre y cuando éste tenga ancho de banda virtual disponible. Obviamente, si todos los PVCs tratan de usar los enlaces al mismo tiempo, la red se congestiona y su desempeño se degrada.

    Un punto que ha causado mucho debate en el mundo Frame Relay es la propuesta de algunos proveedores, como MCI y Sprint, de ofrecer a los usuarios PVCs con CIR cero. Por supuesto, en estos casos Bc es también cero y T se define como Be/AR. Si se contrata un CIR cero, el usuario puede enviar tramas a la red, pero ésta no tiene ningún compromiso de transmitirlas. Los que están de acuerdo con esta opción afirman que es atractiva para el cliente ya que como no hay cobro fijo por el CIR se disminuyen sus costos de operación. Un punto a favor de esta propuesta son las declaraciones de un gran número de clientes que están satisfechos con el servicio. Los que están en contra opinan que como la red no se compromete a nada, puede descartar las tramas del usuario que contrate un CIR cero en caso de congestión y que el éxito que se ha tenido hasta ahora no continuará cuando aumente el tráfico en las redes.

    Como en todo debate público, no hay un vencedor absoluto. Lo cierto es que el uso de un CIR cero debe estudiarse caso por caso en función del cliente y de los proveedores. Cuando un cliente contrata un CIR cero debe estar consciente de que compra la disponibilidad de transportar su información cuando exista capacidad disponible en la red. Por otra parte, los proveedores que ofrezcan este servicio deben contar con una red muy bien diseñada que minimice, ahora y en el futuro, la probabilidad de descartar tramas debido a situaciones de congestión; además, se debería cobrar sólo por las tramas entregadas en el extremo receptor

    'Redes Frame Relay'

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