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Frame Relay

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Page 1: Cap5 frame relay aula1

Frame Relay

Page 2: Cap5 frame relay aula1

Visão Geral – Aula 1

O que é Frame Relay?Circuitos Frame Relay

Page 3: Cap5 frame relay aula1

1. O que é Frame Relay?

Protocolo de chaveamento por pacotes para redes de longa distância, que provê conectividade entre redes locais.

Originalmente, parte do padrão ISDN.O ISDN foi uma tentativa de

digitalização completa do sistema de telefonia. Como uma evolução do sistema, utilizava comutação de circuitos, que não é a solução adequada para transmissão de dados.

Page 4: Cap5 frame relay aula1

Para a época do desenvolvimento do ISDN (década de 1970), a tecnologia disponível de comutação de pacotes, X.25, não suportava o modelo ISDN de separação de dados de informações de controle, o que levou ao desenvolvimento do frame relay, como componente da tecnologia de chaveamento de pacotes do ISDN para transmissão de dados.

Frame Relay

Page 5: Cap5 frame relay aula1

Antes do frame relay, as redes eram interconectadas por linhas dedicadas ponto a ponto ou X.25.

A necessidade de interconexão entre redes locais numa topologia em malha completa, levou a busca de soluções mais eficientes para redução dos custos de manutenção de linhas dedicadas (privadas) para cada conexão e da complexidade do projeto de rede.

Frame Relay

Page 6: Cap5 frame relay aula1

Redes com linhas privadas necessitam de pelo menos um circuito para conectividade entre redes locais:a) configuração em estrela

Rede local 1

R Roteador Multiporta

R RR

Rede local 4Rede local 3Rede local 2

a)

Frame Relay

Page 7: Cap5 frame relay aula1

Frame Relay

configuração parcialmente interligada configuração totalmente interligada

Rede Local 1

Rede Local 2

Rede Local 3

Rede Local 4

Rede Local 5

c)

Rede Local 1

Rede Local 2

Rede Local 3

Rede Local 4

Rede Local 5

b)

Page 8: Cap5 frame relay aula1

Rede com comutadores frame relay Redes remotas interconectadas através de

switches frame-relay Comutação na camada de enlace

Nuvem Frame Relay

Rede Local 4

Rede Local 3

Rede Local 1

Rede Local 2

Rede Local 5

Frame Relay

Page 9: Cap5 frame relay aula1

O frame-relay provê uma única conexão em vez de múltiplas conexões, reduzindo custos de conectividade, a complexidade do esquema da rede, sua manutenção e análise. Cada rede local necessita apenas de uma ligação na nuvem para total interconectividade entre as cinco redes.

Os custos do frame-relay NÃO são baseados na distância, e os circuitos não precisam necessariamente ser permanentes.

Frame Relay

Page 10: Cap5 frame relay aula1

2. Circuitos Frame Relay

Frame relay: protocolo orientado à conexão que utiliza circuitos virtuais. Circuitos virtuais permitem que dados de múltiplos sítios possam ser transmitidos pela mesma ligação concorrentemente.

O frame relay utiliza PVCs (Permanent Virtual Circuits). PVCs são conexões lógicas ao invés de conexões físicas.

Também suporta SVCs (Switched Virtual Circuits). SVCs são estabelecidos dinamicamente.

Page 11: Cap5 frame relay aula1

PVC – Circuito Virtual Permanente

Semelhanças com linhas privadas:Ambos usam circuitos permanentesOs PVCs têm uma ligação pré-

determinada entre origem e destino, como as linhas privadas.

Os PVCs parecem circuitos privados porque o frame relay, como um protocolo orientado à conexão, primeiro estabelece uma conexão entre nós antes de qualquer troca de dados.

Page 12: Cap5 frame relay aula1

Diferenças: PVCs são circuitos virtuais, não circuitos

dedicados. Isso significa que a largura de banda é compartilhada entre múltiplos sítios, em vez de ser dedicada entre dois.

PVCs provêem conexões não dedicadas por um meio comum.

Isso é alcançado pela multiplexação de uma ligação física, para que ela possa ser compartilhada entre múltiplas transmissões de dados (Multiplexação estatística).

PVC – Circuito Virtual Permanente

Page 13: Cap5 frame relay aula1

PVC Simples e PVC Duplo

PVCs simples: fluxo de dados unidirecional (a)

Nuvem Frame Relay

PVC Simples

a) Rede Local 1

Rede Local 2

Rede Local 3

Rede Local 4

Rede Local 5

Page 14: Cap5 frame relay aula1

Nuvem Frame Relay

PVC Duplo

b) Rede Local 1

Rede Local 2

Rede Local 3

Rede Local 4

Rede Local 5

PVC Simples e PVC Duplo

Page 15: Cap5 frame relay aula1

PVCs duplos: fluxo de dados bidirecional (b)

PVCs duplos são úteis para esquemas de rede totalmente entrelaçados.

Esquemas de redes totalmente entrelaçados exigem n(n-1)/2 PVCs duplos, onde n é o total de redes locais interconectadas.

PVC Simples e PVC Duplo

Page 16: Cap5 frame relay aula1

Taxa Garantida de Informação(CIR – Commited Information Rate)

Vazão (Throughput) que o provedor garante atender sob cargas de rede normais.

Designado a um PVC como parte da configuração da rede.

O provedor calcula a quantidade média de tráfego transmitida por um PVC durante um período de tempo especificado (1 segundo, por exemplo). Com essa informação, o provedor determina a largura de banda sendo consumida.

Page 17: Cap5 frame relay aula1

CIR > média taxa garantida.CIR < média entrega não

garantida. Informação crítica tanto para o custo

quanto para o desempenho da rede.CIR com valor baixo resultará em

quadros perdidos quando a rede ficar congestionada.

Taxa Garantida de Informação(CIR – Commited Information Rate)

Page 18: Cap5 frame relay aula1

PVCs simétricos e assimétricos

CIR entrada = 128 Kbps

CIR saída = T1 CIR

saída = T1

CIR entrada = 128 Kbps

Estação de trabalho Estação de trabalho

Rede local 1

Servidores Web/ Intranet

Rede local 2 Rede local 3

Page 19: Cap5 frame relay aula1

PVC Simétrico Mesma largura de banda para fluxos de

entrada e saída

PVC assimétrico Uma das melhores características do frame

relay Flexibilidade Ideal para aplicações cliente-servidor Economia

PVCs simétricos e assimétricos

Page 20: Cap5 frame relay aula1

Explosões ou Rajadas

Transmissões que excedam a CIR serão transmitidas pelo provedor de serviços numa estratégia de “melhor esforço”.

Ou seja, o provedor tenta entregar os dados, mas não garante a entrega.

Transmissões que excedam a CIR são denominadas rajadas ou explosões (burst).

Page 21: Cap5 frame relay aula1

Dois tipos de rajadas: Bc (Commited Burst – Explosão

Comprometida) quantidade máxima de dados que o provedor

garante entregar num período de tempo T. CIR = Bc/T. Normalmente CIR = Bc, pois, T = 1 segundo.

Be (Excessive Burst – Explosão Excedente) quantidade máxima de dados não garantidos que

o provedor tentará entregar num período específico de tempo.

Explosões ou Rajadas

Page 22: Cap5 frame relay aula1

Portanto, concluímos: um provedor garante uma explosão comprometida de Bc bits e tentará entregar, mas não garantirá, um máximo de Bc + Be bits.

Explosões ou Rajadas

Taxa garantida (CIR)Tentativa de

entregaDescarte

Bc

Be

Bc + B

e

Page 23: Cap5 frame relay aula1

Por exemplo, um PVC com um CIR designado de 128 Kbps pode ter associado o suporte a rajadas excedentes de 64 Kbps. Desse modo, o provedor tentará suportar transmissões de até 192 Kbps.

Explosões ou Rajadas

Page 24: Cap5 frame relay aula1

CIR e Sobreassinatura

Sobreassinatura – condição onde a conexão do cliente ao comutador frame relay é menor que a largura de banda total garantida pelo provedor.

Essa condição depende da velocidade de porta do roteador da rede local que provê conectividade à rede frame relay.

Dependendo da política da empresa contratante, as velocidades de porta podem ser menores, iguais ou maiores que a soma dos CIRs contratados.

Page 25: Cap5 frame relay aula1

Nem todos os provedores permitem sobreassinatura.

Os provedores tentarão entregar os quadros que excedam um CIR se duas condições ocorrerem. Primeiro, as rajadas não podem ser maiores que a velocidade de porta e, o provedor deve ter disponível largura de banda dentro de sua rede para acomodar a rajada.

CIR e Sobreassinatura

Page 26: Cap5 frame relay aula1

Regra geral: um CIR não deve exceder 70% da velocidade de porta. Exemplo, para um CIR = 256 Kbps, a velocidade de porta não deve ser menor que 384 Kbps.

Por outro lado, devido à natureza do frame relay (multiplexação estatística e uso de buffers nos comutadores), em algumas situações pode ser possível que os dados sejam entregues mesmo com sobreassinaturas.

CIR e Sobreassinatura

Page 27: Cap5 frame relay aula1

Outro ponto interessante é que um cliente pode estabelecer um CIR igual a zero. Isso permite definir uma cota precisa da necessidade de largura de banda pelo cliente.

Pode implicar em custos maiores. Um CIR igual a zero implica que todo

quadro é uma rajada, portanto, a entrega não é garantida.

CIR e Sobreassinatura

Page 28: Cap5 frame relay aula1

256 Kbps

128 Kbps 128 Kbps

256 Kbps

Estação de trabalho Estação de trabalho

Rede local 1

Servidores Web/ Intranet

FR

Rede local 2 Rede local 3

FRFR

64 kbps Conexão de porta192 Kbps

Conexão de porta128 Kbps

Interface de usuário para rede(UNI – User-to-Network Interface)

CSU/DSU

CSU/ DSUCSU/ DSU

Conexão de porta T1

CIR e Sobreassinatura

Page 29: Cap5 frame relay aula1

Observações sobre a CSU/DSU

Equipamento exigido por linhas T1 Regenera o sinal Monitora a linha quanto a distorções Terminação elétrica apropriada Enquadramento Trabalha exclusivamente com sinais

digitais Promove uma interface entre um

dispositivo de computação digital e um meio de transmissão digital

Page 30: Cap5 frame relay aula1

SVC – Circuito Virtual Chaveado

Semelhantes aos PVCs, quanto ao estabelecimento de circuitos virtuais e CIRs.

Com PVCs dois sítios são interconectados de maneira similar a linhas privadas.

Diferença: PVCs são compartilhados por outros assinantes numa rede frame relay.

Page 31: Cap5 frame relay aula1

Com SVCs, os circuitos são estabelecidos dinamicamente e removidos ao final da transferência de dados.

SVCs são conexões lógicas dinâmicas em vez de conexões lógicas permanentes.

Portanto, provêem conectividade por demanda e chaveada.

Analogia com a PSTN.

SVC – Circuito Virtual Chaveado

Page 32: Cap5 frame relay aula1

Vantagens dos PVCsGrande disponibilidadeEsquemas simplesEquipamento mais barato

Comparação entre PVCs e SVCs

Page 33: Cap5 frame relay aula1

Desvantagens dos PVCs Os circuitos são permanentes (alto custo). Novas conexões demandam o

estabelecimento de um novo circuito. Desse modo, o crescimento no número dos PVCs pode ser difícil de gerenciar. Por exemplo, uma organização com 50 sítios demandará (50)(49)/2 = 1225 PVCs para uma rede totalmente entrelaçada. Para a interconexão de 100 sítios, serão necessários 4950 PVCs.

Comparação entre PVCs e SVCs

Page 34: Cap5 frame relay aula1

Vantagens dos SVCs São mais versáteis, otimizando o consumo

de largura de banda

Desvantagens Pouca disponibilidade pelos provedores de

serviço Projeto mais complexo Comutadores mais sofisticados

Comparação entre PVCs e SVCs