Ретрансляция кадров

Ретрансляция ячеек Frame Relay

Методы пакетной коммутации были разработаны в то время, когда в протяженных цифровых сетях при передаче данных появлялось большое количество ошибок. Как следствие, пакеты были перенасыщены заголовками и содержали большую избыточную информацию, позволяющую восстанавливать ошибки в пакетах. Восстановление пакетов и ликвидация ошибок входило в функции не только конечных станций, но и всех узлов сети, например, использование протокола Х.25.

В современных скоростных телекоммуникационных сетях, применяющих волоконно-оптическую среду для передачи данных, уровень ошибок резко снизился. В результате большая избыточность кодировки поля пакета становится ненужной и лишь отнимает сетевые ресурсы.
Протокол Frame Relay разработан для использования на линиях связи с низким уровнем помех каковыми являются волоконно-оптические магистрали. Именно поэтому в протоколе Frame Relay нет той избыточности, которая была характерна для Х.25. В Frame Relay устранена система контроля ошибок всего кадра. Вместо этого сетевой коммутатор проверяет целостность полученного кадра и только для адресного поля осуществляет контроль ошибок. Если бы один из этих тестов не проходит, коммутатором посылается запрос на повторную передачу кадра.

Если первоначальные сети с коммутацией каналов предоставляли конечному пользователю скорость около 64 Кбит/с, то сети Frame Relay позволили подключаться пользователям в глобальную телекоммуникационную сеть со скоростью 2 Мбит/с, Главным достоинством технологии Frame Relay стала низкая избыточность информации в пакете, что сильно увеличило производительность передачи данных в сети.

Первоначально предназначенные для объединения ЛВС сети Frame Relay сегодня охватывают широкий диапазон потоков данных, включая SNA, X.25 и ряд других. В то же время, Frame Relay получил ограниченное применение в территориальных сетях. Одна из причин кроется в том, что в стандарте заложена возможность передачи протяженных кадров, причем разной длины: кадры могут иметь переменную длину до 1500 бит. Другая причина в том, что битовая скорость для потока данных от конкретного передающего устройства может быть непостоянной от узла к узлу в сети Frame Relay из-за статистического мультиплексирования пакетов разной длины. Таким образом, возможны задержки в следовании пакетов и вариации этих задержек. Хотя эти свойство весьма удобны для передачи данных (сообщений, команд, файлов и так далее), они плохо “уживаются” с передачей голоса и видеоизображения. Последние требуют передачи регулярных потоков, скорость же передачи информации от узла к узлу в сети Frame Relay не постоянна, и поэтому при передаче голоса или видеоизображения их качество может ухудшаться при большой загруженности сети.

Интерфейс Frame Relay, безусловно, останется пользовательским интерфейсом, но при подключении к глобальной сети он, очевидно, будет преобразовываться в более универсальный протокол АТМ.

Ретрансляция ячеек Cell Relay

Ретрансляция ячеек, более известная как АТМ, представляет собой кульминацию исследований в области пакетной коммутации и коммутации каналов на протяжении последних 20 лет. Удобно рассматривать технологию ретрансляции ячеек, как эволюцию технологии ретрансляции кадров. Главным отличием между ними является то, что Frame Relay использует пакеты переменной длины, a Cell Relay использует пакеты фиксированной длины, которые называются ячейками, и предоставляют ограниченный до минимума заголовок для выполнения контроля. Используя фиксированную длину пакетов в ячейке АТМ, удалось еще сильнее сократить заголовок по сравнению с заголовком пакета. Если Frame Relay обычно предоставляет скорость канала подключения для конечного пользователя к сети до 2 Мбит/с, то АТМ позволяет подключать конечных пользователей на скорости от десятков до сотен Мбит/с.

Эволюция концепций передачи информации с появлением волокна

В последнее десятилетие имеет место мощный технологический прогресс в сфере телекоммуникаций и особенно в области ВОЛС. Это отражается на росте скоростей передачи и увеличении расстояний передающих линий. Главной особенностью ВОЛС является очень низкий уровень помех при очень высокой полосе пропускания.

Протокол X.25 был одним из первых протоколов, использующих принципы пакетной коммутации. Однако чрезмерная сложность протокола и встроенная избыточность передаваемой информации были необходимы, поскольку протокол предназначался для работы в условиях, когда использовались плохие медные линии связи с большим уровнем помех. Но с ростом качества линий связи, каковыми являются ВОЛС, эти свойства протокола становятся рудиментарными.

Главная идея дальнейшего развития принципов пакетной коммутации заключается в том, что функция контроля передаваемых данных совсем не обязательно должна быть приписана всем узлам сети, если этой функцией наделены конечные сетевые устройства [11]. Но в этом случае линия связи должна быть семантически прозрачной, т.е. гарантировать исправную доставку битов, передаваемых от источника в пункт назначения. Именно это и позволяет сделать ВОЛС.

В ранних сетях с коммутацией пакетов (Х.25) из-за плохих линий связи качество передачи падало от узла к узлу. Для обеспечения семантической прозрачности требовалась проверка ошибок на каждом сегменте, рис. 5.15 а. Так, например, контроль ошибок, поддерживаемый протоколом HDLC, включает анализ начальных и конечных ограничителей кадра (контроль целостности кадра), контроль ошибок, исправление ошибок и другие функции.

Рис. 5.15. Эволюция концепций передачи информации

В совершенствующейся технологии качество среды передачи и коммутации растут. Таким образом, уменьшается количество ошибок в сети. В протоколе Frame Relay только одна функция – проверка целостности кадра – сохраняется за узлами ретрансляции. Остальные функции переносятся на конечные сетевые устройства, см. рис. 5.15 б.

В протоколе широкополосной передачи данных B-ISDN (АТМ) эта идея получает дальнейшее развитие. Отпадает функция целостности контроля кадра на узлах. Вся работа переносится на конечные сетевые устройства, а узел коммутации наделяется минимумом сетевых функций, рис. 5.15 в.