CIR — минимальная пропускная способность, гарантированная каждому PVC или SVC. Эта скорость (измеряется в битах в секунду) выбирается клиентом сети FR в соответствии с объемом данных, которые он собирается передавать по сети, и гарантируется она оператором сети FR или администратором. На текущий момент скорость варьируется от 16 Кбит/с до 44,8 Мбит/с. Если пакетные посылки не превосходят скорость порта подключения клиента и пропускная способность сети FR в данный момент имеет свободные ресурсы, то клиент может превысить согласованное значение CIR. Скорость, с которой клиент посылает данные при наличии достаточной пропускной способности, называется оverscription rate.

В случае перегруженности сети, коммутаторы отбрасывают избыточные (выходящие за пределы CIR) кадры. Поле разрешения на отбраковку (DE) в кадре FR позволяет регулировать этот процесс. Для каждого кадра, пересылаемого по сети, коммутатор FR устанавливает бит DE, если данный кадр превышает спецификацию CIR клиента. В случае затора кадры, с установленным флагом DE могут быть отбракованы.

Реально, в сетях FR, наряду с CIR используется усредненная за определенный промежуток времени Tc (скажем, за одну секунду) скорость, которую сеть «обязуется» поддерживать по соединению PVC или SVC.

Усреднение по времени играет здесь важную роль. Предположим, что через линию доступа с пропускной способностью 64 Кбит/с пользователь определяет одно виртуальное соединение с CIR, равной 32 Кбит/с. Это значит, что приняв, например, в первые полсекунды 32 Кбит, коммутатор вправе отвергнуть все остальные биты, пришедшие за остальные полсекунды. Поэтому вводится понятие согласованного импульсного объема передаваемой информации (Committed Burst Size — Bc) — максимального объема данных, который сеть «обязуется» передавать за время Tc. Это время вычисляют следующим образом: Tc=Bc/CIR, а по своей сути оно пропорционально неравномерности трафика.

Если кадры не укладываются в рамки, задаваемые параметрами CIR и Bc, то они передаются с установленным битом DE. При этом часто используют еще один параметр — избыточный импульсный объем передаваемой информации (Excess Burst Size — Be). Он определяет максимальный объем данных сверх Вс (избыточные данные), который коммутатор попытается передать в течение времени Тс (см. рис 6). Вероятность доставки данных Ве, передающихся с установленным флагом DE, очевидно, ниже вероятности доставки данных Вс. Все данные, превышающие объем Ве, коммутатор отбраковывает. Как видно из рисунка 7, пропускная способность линии доступа делится на три зоны:

n согласованные данные, с гарантированной передачей;

n избыточные данные (с установленным битом DE), которые передаются в зависимости от доступных сети ресурсов;

n все данные сверх избыточных, которые коммутатор автоматически отбрасывает.

Рисунок 7. Распределение пропускной способности линии доступа при организации через нее виртуального соединения с определенными CIR и максимальной скоростью избыточных данных

Реализация этих правил может существенно различаться как в оборудовании FR различных производителей, так и в сетях компаний — поставщиков услуг FR. Широко используется случай предоставления пользователю выбора только одного параметра соединения — скорости CIR. При этом граница избыточных данных передвигается «вверх» и приравнивается скорости порта доступа. Таким образом устраняется «мертвая зона», при попадании в которую данные автоматически сбрасываются.

Изменить CIR не сложно — достаточно обратиться к оператору или администратору сети, который в свою очередь программным образом переконфигурирует систему. Никакого дополнительного оборудования не требуется (при достаточном значении скорости порта установленного у пользователя оборудования).

Итак, подведем итог. Концепция согласованной скорости передачи — это механизм согласования со стандартом FR (предлагающим регламентированную пропускную способность), предназначенный для разрешения заторов в сети, посредством определения класса сервиса для FR DTE и контроля доступа оборудования пользователя к пропускной способности сети. Для этого, при конфигурировании соединения PVC определяются следующие параметры CIR:

n Bc (Committed Burst Size) - объем данных, передаваемый гарантированно за время Tc;

n Be (Excess Burst Size) - объем данных над Bc, передаваемый в случае достаточности ресурсов полосы пропускания;

n DE (Discard Eligibility) - флаг разрешения на отбраковку;

n Tc (sampling interval) временной интервал для измерения Bc и Be, равный Bc/CIR.

Приведем пример конфигурации PVC:

       CIR=128000 bits per second

       Bc=128000 bits

       Be=64000 bits

       Tc=1 second

В приведенном примере, DTE может передавать данные со средней скоростью 128 kbps, которая может возрастать до 192 kbps (Bc+Be). Кадры передаваемые над 128 kbps помечаются флагом DE. Кадры над 192 kbps будут сброшены при входе в сеть FR.

ИНТЕГРАЦИЯ РЕЧИ

Как уже было отмечено, технология FR позволяет использовать для передачи чувствительного к задержкам трафика (речь и т. п.) механизм резервирования полосы канала, близкий к тому, который применяется при временном разделении каналов (подробно - см. предыдущие пункты), а для обычных данных — статистическое приоритетное мультиплексирование. Все это в совокупности с некоторыми другими механизмами (описанными в предыдущих пунктах) позволяет обеспечить постоянный темп передачи речевых пакетов.

Современное оборудование FR, помимо компрессии речи (в 10-15 раз), обычно реализует ряд специальных алгоритмов ее обработки, которые позволяют в еще большей степени использовать особенности трансляции кадров.

Одним из механизмов является подавление пауз. Как правило, телефонные собеседники говорят по очереди. При разговоре по обычному телефону с ‘молчащей’ стороны передается специальный шумовой сигнал. Кроме того, существуют паузы между словами и предложениями. По статистике во время телефонных переговоров более 60% полосы пропускания канала используется на передачу тишины. При автоматическом определении отсутствия полезного сигнала всю полосу канала можно использовать для передачи данных. На приемной стороне в это время генерируется ‘розовый’ шум, для того чтобы у пользователя не создавалось впечатления ‘мертвой’ линии.

Еще одним интересным механизмом является ‘переменная скорость оцифровки’. Определяется наименьшая (базовая) скорость оцифровки, которая обеспечивает минимально приемлемое качество передачи речи, и формируется поток ‘базовых’ кадров, а при наличии свободной полосы канала — ‘дополнительные’ пакеты, улучшающие качество речи. Такой алгоритм обработки телефонного трафика легко реализуется (подробно рассмотренными выше) средствами FR (использование флага DE в кадрах, передающих ‘дополнительную’ информацию, что дает возможность сети сбросить эти кадры в случае перегрузки).

Пример архитектуры сети FR с интеграцией речи и данных приведен на рисунке 6. Телефонный трафик передается непосредственно через уровни FR, обеспечивающие ему приоритетную передачу без задержек, но не гарантирующие 100%-ной доставки до узла назначения (искаженные кадры сбрасываются).

Рисунок 8. Пример сети Frame Relay с интеграцией речи

Для передачи данных, помимо механизмов FR магистральной сети, на абонентской стороне задействованы дополнительные протоколы, в данном случае X.25. Они обеспечивают за счет повторной передачи пакетов, в которых обнаружены ошибки, гарантированное доведение данных на уровне абонент-абонент, то есть осуществляют функции протокола транспортного уровня семиуровневой модели взаимодействия открытых систем OSI (этот механизм рассмотрен в пункте ‘Механизм управления потоками’).

СРЕДСТВА ЗАЩИТЫ ОТ СБОЕВ

Осуществление соединения по глобальной сети связано с некоторой неопределенностью, т. к. вы не владеете этой сетью и, таким образом, не имеете контроля над трактами. В подобных ситуациях соединения по глобальной сети, должны быть чрезвычайно отказоустойчивы. FR отвечает этому требованию благодаря обеспечению динамической ремаршрутизации в случае отказа PVC.

Физически сети FR образуют ячеистую структуру коммутаторов (см. рис. 3 и рис. 4). Одно из преимуществ такой ячеистой конфигурации состоит в том, что она обеспечивает определенную степень отказоустойчивости. Если из-за выхода из строя какого либо узла PVC становится недоступным, то соседний коммутатор перенаправит соединение по альтернативному информационному каналу. В результате характеристики передачи лишь несколько ухудшатся. Кроме того, благодаря такой ячеистой конфигурации коммутаторы могут направлять кадры в обход других коммутаторов, если те испытывают значительную перегрузку.

Для защиты от сбоев на уровне узла операторы или администраторы FR предлагают две опции: запасные и резервные PVC. В случае запасного соединения (standby PVC) PVC устанавливается и активизируется в запасном узле; этот канал имеет существенно меньшую скорость CIR, чем основное PVC. Если вдруг узел пострадает от землетрясения или пожара, то запасное PVC будет активизировано практически немедленно.

В случае резервного соединения (backup PVC) PVC устанавливается на запасной площадке, но не активизируется. Если функционирование основного узла невозможно, PVC будет активизировано. Запасное PVC подходит для наиважнейших приложений благодаря тому, что его емкость может быть временно увеличена для предоставления более высокой пропускной способности; администратору сети достаточно только программного вмешательства в конфигурацию сети и будет предоставлена дополнительная пропускная способность до тех пор, пока основной канал не будет восстановлен.

Описанный подход FR к защите от сбоев более гибок и менее дорогостоящ, нежели у TDM. В случае TDM вы должны будете иметь несколько запасных выделенных линий. Такая конфигурация и дорога и сложна. После аварий администратору придется переконфигурировать все оборудование, в том числе маршрутизаторы и CSU/DSU.

НЕДОСТАТКИ ТЕХНОЛОГИИ

Основной недостаток технологии FR следует из того, что FR является протоколом канального (второго в модели OSI) уровня. FR ‘не различает’ протоколы вышележащих уровней. Из этого вытекает множество проблем. Например, даже если в сети используется один протокол сетевого уровня, скажем IP, FR не ‘отличит’ трафик жизненно важного для работы предприятия приложения клиент-сервер от достаточно второстепенного трафика, идущего с сервера Web. Один из способов отделить эти трафики друг от друга — использовать для каждого из них свое виртуальное соединение, что, впрочем потребует дополнительных расходов на второе виртуальное соединение.

Среди прочих проблем можно назвать операции IP-мультикастинга, отсутствие широковещательного множественного доступа (Non-Broadcast Multiple Access - NBMA) и др.