フレームリレー

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基本的なフレームリレーネットワーク

フレームリレーは、パケット交換方式を使用してデジタル通信チャネルの物理層とデータリンク層を指定する標準化されたワイドエリアネットワーク(WAN)テクノロジですもともとは統合サービスデジタルネットワーク(ISDN)インフラストラクチャを介した転送用に設計されていましたが、現在、他の多くのネットワークインターフェイスのコンテキストで使用される可能性があります。

ネットワークプロバイダーは通常、WANを介してローカルエリアネットワーク(LAN)間で使用されるカプセル化技術として、音声用フレームリレー( VoFR)とデータを実装します。各エンドユーザーは、フレームリレーノードへの専用(または専用線)を取得します。フレームリレーネットワークは、広く使用されているすべてのエンドユーザーのWANプロトコルに対して透過的な頻繁に変更されるパスを介した送信を処理します。専用線よりも安価であり、それが人気の理由の1つです。フレームリレーネットワークでのユーザー機器の構成が非常に単純であることが、フレームリレーの人気のもう1つの理由です。

光ファイバー、MPLSVPN 、およびケーブルモデムDSLなどの専用ブロードバンドサービスを介したイーサネットの出現により、フレームリレーは近年あまり人気がなくなりました。

技術説明

フレームリレーの設計者は、ローカルエリアネットワーク(LAN)間およびワイドエリアネットワーク(WAN)のエンドポイント間で断続的なトラフィックを処理するためのコスト効率の高いデータ伝送のための通信サービスを提供することを目的としていました。フレームリレーは、データを「フレーム」と呼ばれる可変サイズの単位に配置し、必要なエラー訂正(データの再送信など)をエンドポイントに任せます。これにより、全体的なデータ送信が高速化されます。ほとんどのサービスでは、ネットワークは永続的な仮想回線(PVC)を提供します。これは、サービスプロバイダーがフルタイムの専用回線に料金を支払うことなく、顧客が継続的な専用接続を確認できることを意味します。各フレームが目的地まで移動するルートを把握し、使用量に基づいて課金できます。

企業は、サービス品質のレベルを選択して、一部のフレームに優先順位を付け、他のフレームの重要性を低くすることができます。フレームリレーは、フラクショナルT-1またはフルTキャリアシステムキャリア(南北アメリカ以外では、E1またはフルEキャリア)で実行できます。フレームリレーは、128 kbit / sの帯域幅を提供する基本レートISDNと、フレームリレーとほぼ同じように動作するが155.520 Mbit /sから622.080 Mbit/s。[1]

フレームリレーは、アナログ音声回線でデータを送信するために設計された、古いX.25パケット交換技術に技術的基盤を持っています。設計者が伝送エラーの可能性が比較的高いアナログ信号を期待していたX.25とは異なり、フレームリレーは、伝送エラーの可能性が低い(通常はPDHのように実質的にロスレス)リンク上で動作する高速パケット交換技術です。エラーの修正は試みません。フレームリレーネットワークがフレームのエラーを検出すると、そのフレームをドロップするだけです。エンドポイントは、ドロップされたフレームを検出して再送信する責任があります。(ただし、デジタルネットワークアナログネットワークに比べて非常に小さいエラーの発生率を提供します。)

フレームリレーは、多くの場合、ローカルエリアネットワーク(LAN)を主要なバックボーンに接続するだけでなく、パブリックワイドエリアネットワーク(WAN)や、T-1回線を介してリース回線を使用するプライベートネットワーク環境でも機能します。送信期間中は専用接続が必要です。フレームリレーは、音声またはビデオの伝送に理想的なパスを提供しません。どちらも、伝送の安定したフローを必要とします。ただし、特定の状況下では、音声およびビデオの送信はフレームリレーを使用します。

フレームリレーは、統合サービスデジタルネットワーク(ISDN)の拡張として始まりました。その設計者は、パケット交換ネットワークが回線交換技術を介して転送できるようにすることを目指していました。このテクノロジーは、WANを作成するためのスタンドアロンで費用効果の高い手段になりました。

フレームリレースイッチは、リモートLANをWANに接続するための仮想回線を作成します。フレームリレーネットワークは、LAN境界デバイス(通常はルーター)とキャリアスイッチの間に存在します。スイッチ間でデータを転送するために通信事業者が使用するテクノロジーは可変であり、通信事業者間で異なる場合があります(つまり、機能するために、実際のフレームリレーの実装は独自の転送メカニズムだけに依存する必要はありません)。

技術の高度化には、フレームリレーがどのように機能するかを説明するために使用される用語を完全に理解する必要があります。フレームリレーをしっかりと理解していないと、そのパフォーマンスのトラブルシューティングを行うことは困難です。

フレームリレーフレーム構造は、基本的にLAP-Dで定義されているものとほぼ同じです。トラフィック分析では、制御フィールドがないため、フレームリレー形式とLAP-Dを区別できます。[2]

プロトコルデータユニット

各フレームリレープロトコルデータユニット(PDU)は、次のフィールドで構成されています。

  1. フラグフィールドフラグは、一意のパターン01111110でフレームの開始と終了を示すハイレベルデータリンク同期を実行するために使用されます。01111110パターンがフレーム内のどこかに表示されないようにするために、ビットスタッフィングとスタッフィング解除の手順が使用されます。
  2. アドレスフィールド各アドレスフィールドは、使用中のアドレスの範囲に応じて、オクテット2〜3、オクテット2〜4、またはオクテット2〜5のいずれかを占める場合があります。2オクテットのアドレスフィールドは、EA = ADDRESS FIELDEXTENSIONBITSとC/R = COMMAND /RESPONSEBITで構成されます。
    1. DLCI-データリンク接続識別子ビット。DLCI、仮想接続を識別して、受信側がフレームが属する情報接続を認識できるようにします。このDLCIにはローカルな意味しかありません。単一の物理チャネルで、複数の異なる仮想接続を多重化できます。
    2. FECN、BECN、DEビット。これらのビットは輻輳を報告します:
      • FECN =転送明示的輻輳通知ビット
      • BECN =逆方向明示的輻輳通知ビット
      • DE =適格性ビットを破棄
  3. 情報フィールドシステムパラメータは、ホストがフレームにパックできるデータバイトの最大数を定義します。ホストは、コールセットアップ時に実際の最大フレーム長をネゴシエートできます。この規格では、最大情報フィールドサイズ(任意のネットワークでサポート可能)を少なくとも262オクテットとして指定しています。エンドツーエンドプロトコルは通常、より大きな情報ユニットに基づいて動作するため、フレームリレーでは、エンドユーザーによるセグメンテーションと再アセンブルの必要性を回避するために、ネットワークが少なくとも1600オクテットの最大値をサポートすることをお勧めします。
  4. フレームチェックシーケンス(FCS)フィールドメディアのビットエラーレートを完全に無視することはできないため、各スイッチングノードはエラー検出を実装して、エラーフレームの送信による帯域幅の浪費を回避する必要があります。フレームリレーで使用されるエラー検出メカニズムは、その基礎として巡回冗長検査(CRC)を使用します。

輻輳制御

フレームリレーネットワークは、各スイッチングノードで簡略化されたプロトコルを使用します。リンクごとのフロー制御を省略して、シンプルさを実現しています。その結果、提供される負荷がフレームリレーネットワークのパフォーマンスを大きく左右します。一部のサービスでバーストが発生するため、提供される負荷が高い場合、一部のフレームリレーノードで一時的な過負荷が発生すると、ネットワークスループットが低下します。したがって、フレームリレーネットワークには、輻輳を制御するためのいくつかの効果的なメカニズムが必要です。

フレームリレーネットワークの輻輳制御には、次の要素が含まれます。

  1. アドミッションコントロール。これは、フレームリレーで使用される主要なメカニズムを提供し、受け入れられた後のリソース要件の保証を保証します。また、一般的に高いネットワークパフォーマンスを実現するのにも役立ちます。ネットワークは、要求されたトラフィック記述子とネットワークの残りの容量の関係に基づいて、新しい接続要求を受け入れるかどうかを決定します。トラフィック記述子は、コールセットアップ時またはサービスサブスクリプション時にスイッチングノードに通信される一連のパラメータで構成され、接続の統計的プロパティを特徴づけます。トラフィック記述子は、次の3つの要素で構成されています。
  2. 認定情報レート(CIR)。ネットワークが測定間隔Tにわたって情報単位を転送することを保証する平均速度(ビット/秒)。このT間隔は次のように定義されます。T= Bc/CIR。
  3. コミットされたバーストサイズ(BC)。間隔Tの間に送信可能な情報ユニットの最大数。
  4. 過剰バーストサイズ(BE)。インターバル中にネットワークが伝送を試みるコミットされていない情報ユニットの最大数(ビット単位)。

ネットワークが接続を確立すると、フレームリレーネットワークのエッジノードは接続のトラフィックフローを監視して、ネットワークリソースの実際の使用量がこの仕様を超えないようにする必要があります。フレームリレーは、ユーザーの情報レートにいくつかの制限を定義します。これにより、ネットワークはエンドユーザーの情報レートを適用し、サブスクライブされたアクセスレートを超えたときに情報を破棄できます。

輻輳回避ポリシーとして、明示的輻輳通知が提案されています。ネットワークの特定のサービス品質(QoS)を満たすことができるように、ネットワークを目的の平衡点で動作させ続けようとします。そのために、特別な輻輳制御ビットがフレームリレーのアドレスフィールドに組み込まれています:FECNおよびBECN。基本的な考え方は、ネットワーク内でのデータの蓄積を回避することです。

FECNは、明示的輻輳通知を転送することを意味します。FECNビットを1に設定すると、フレーム送信の方向で輻輳が発生したことを示すことができるため、輻輳が発生したことを宛先に通知します。BECNは、逆方向の明示的輻輳通知を意味します。BECNビットを1に設定すると、ネットワークでフレーム送信と反対の方向に輻輳が発生したことを示すことができるため、輻輳が発生したことを送信者に通知します。

オリジン

フレームリレーは、X.25プロトコルの簡略版として始まり、X.25に最も一般的に関連するエラー訂正の負担から解放されました。フレームリレーがエラーを検出すると、問題のあるパケットをドロップするだけです。フレームリレーは共有アクセスの概念を使用し、「ベストエフォート」と呼ばれる手法に依存しています。これにより、エラー訂正は実際には存在せず、信頼できるデータ配信の保証は実質的に発生しません。フレームリレーは、2つのルーターなどの接続されたデバイス間の複数の仮想回線およびプロトコルにサービスを提供できる、高速のパケット交換テクノロジーの長所を利用して、業界標準のカプセル化を提供します。
フレームリレーは北米で非常に人気がありましたが、ヨーロッパではあまり人気がありませんでした。X.25は、IPの幅広い可用性によってパケット交換がほとんど時代遅れになるまで、主要な標準であり続けました。X.25やIPトラフィックなどの他のサービスのバックボーンとして使用されることもありました。フレームリレーが米国でTCP/IPトラフィックのキャリアとしても使用されていたのに対し、ヨーロッパではIPネットワークのバックボーンがATMまたはPoSを使用することが多く、後にキャリアイーサネットに置き換えられました[3]。

X.25との関係

X.25は重要な初期のWANプロトコルであり、X.25の基盤となるプロトコルと機能の多くが現在も(アップグレードとともに)フレームリレーで使用されているため、フレームリレーの祖父と見なされることがよくあります。[5]

X.25は、サービス品質とエラーのない配信を提供しますが、フレームリレーは、エラーの少ないネットワーク上で可能な限り迅速にデータを中継するように設計されています。フレームリレーは、X.25で使用される多くの高レベルの手順とフィールドを排除します。フレームリレーは、X.25が設計されたときに利用可能であったよりもはるかに低いエラー率のリンクで使用するために設計されました。

X.25はパケットを準備して送信し、フレームリレーはフレームを準備して送信します。X.25パケットには、エラーチェックとフロー制御に使用されるいくつかのフィールドが含まれていますが、そのほとんどはフレームリレーでは使用されません。フレームリレーのフレームには、拡張リンク層アドレスフィールドが含まれているため、フレームリレーノードは最小限の処理でフレームを宛先に転送できます。X.25を超える関数とフィールドを排除することで、フレームリレーはデータをより迅速に移動できますが、データを再送信する必要がある場合は、エラーの余地が大きくなり、遅延が大きくなります。

X.25パケット交換ネットワークは通常、現在の負荷に関係なく、X.25アクセスごとにネットワークを介して固定帯域幅を割り当てました。このリソース割り当てアプローチは、保証されたサービス品質を必要とするアプリケーションには適していますが、負荷特性が非常に動的であるアプリケーションや、より動的なリソース割り当ての恩恵を受けるアプリケーションには非効率的です。フレームリレーネットワークは、物理チャネルレベルと論理チャネルレベルの両方で帯域幅を動的に割り当てることができます。

仮想回線

WANプロトコルとして、フレームリレーは、Open Systems Interconnection (OSI)7層モデルの層2(データリンク層)で最も一般的に実装されます。回線には2つのタイプがあります。物理ネットワーク上にマッピングされた論理エンドツーエンドリンクを形成するために使用されるパーマネントバーチャルサーキット(PVC)とスイッチドバーチャルサーキット(SVC)です。後者は、グローバル電話ネットワークである公衆交換電話網(PSTN)の回線交換の概念に類似しています。

ローカル管理インターフェース

フレームリレーの最初の提案は、1984年に国際電話電信諮問委員会(CCITT)に提出されました。相互運用性と標準化の欠如により、1990年にシスコデジタルイクイップメントコーポレーション(DEC)、ノーザンテレコムStrataComは、その開発に焦点を当てるためにコンソーシアムを結成しました。彼らは、複雑なインターネットワーク環境に追加機能を提供するプロトコルを作成しました。これらのフレームリレー拡張は、ローカル管理インターフェイス(LMI)と呼ばれます。

データリンク接続識別子(DLCI)は、フレームリレーネットワークを介したパスを参照する番号です。これらはローカルでのみ重要です。つまり、デバイスAがデバイスBにデータを送信する場合、デバイスBが応答に使用するのとは異なるDLCIを使用する可能性があります。複数の仮想回線を同じ物理エンドポイントでアクティブにすることができます(サブインターフェイスを使用して実行されます)。

LMIグローバルアドレッシング拡張機能は、フレームリレーデータリンク接続識別子(DLCI)値に、ローカルではなくグローバルな意味を与えます。DLCI値は、フレームリレーWANで一意のDTEアドレスになります。グローバルアドレッシング拡張機能は、フレームリレーインターネットワークに機能と管理性を追加します。たとえば、個々のネットワークインターフェイスとそれに接続されているエンドノードは、標準のアドレス解決および検出技術を使用して識別できます。さらに、フレームリレーネットワーク全体は、その周辺のルーターにとっては典型的なLANのように見えます。

LMI仮想回線ステータスメッセージは、フレームリレーDTEデバイスとDCEデバイス間の通信と同期を提供します。これらのメッセージは、PVCのステータスを定期的に報告するために使用されます。これにより、データがブラックホールに送信されるのを防ぎます(つまり、存在しなくなったPVCを介して)。

LMIマルチキャスト拡張機能を使用すると、マルチキャストグループを割り当てることができます。マルチキャストは、ルーティングの更新とアドレス解決メッセージを特定のルーターグループにのみ送信できるようにすることで、帯域幅を節約します。拡張機能は、更新メッセージでマルチキャストグループのステータスに関するレポートも送信します。

コミットされた情報率

フレームリレー接続には、多くの場合、コミットされた情報レート(CIR)と、拡張情報レート(EIR)と呼ばれるバースト可能な帯域幅許容値が与えられます。プロバイダーは、接続が常にCレートをサポートし、適切な帯域幅がある場合はPRaレートをサポートすることを保証します。CIRを超えて送信されたフレームは、廃棄適格(DE)としてマークされます。これは、フレームリレーネットワーク内で輻輳が発生した場合にドロップできることを意味します。EIRを超えて送信されたフレームは、すぐにドロップされます。

市場の評判

フレームリレーは、既存の物理リソースをより効率的に使用することを目的としており、クライアントが45%の時間データサービスを使用する可能性が低いため、通信会社による顧客へのデータサービスのオーバープロビジョニングを可能にします。近年、フレームリレーは、帯域幅のオーバーブッキングが多すぎるため、一部の市場で評判が悪くなっています。[要出典]

電気通信会社は、専用回線のより安価な代替品を探している企業にフレームリレーを販売することがよくあります。さまざまな地域での使用は、政府および電気通信会社のポリシーに大きく依存していました。フレームリレー製品を製造した初期の企業には、StrataCom(後にCisco Systemsが買収)とCascade Communications(後にAscend Communicationsが買収し、次にLucent Technologiesが買収)が含まれていました。

2007年6月の時点で、AT&Tは米国で最大のフレームリレーサービスプロバイダーであり、22の州にローカルネットワークがあり、国内および国際的なネットワークがあります。[要出典]

FRF.12

異なる仮想回線またはフローからのパケットデータを多重化する場合、サービス品質の問題がしばしば発生します。これは、ある仮想回線からのフレームが、別の仮想回線に与えられたサービス保証を中断するのに十分な期間、回線を占有する可能性があるためです。IPフラグメンテーションは、これに対処するための方法です。着信する長いパケットは一連の短いパケットに分割され、遠端でその長いフレームを再構成するのに十分な情報が追加されます。FRF.12は、フレームリレーフォーラムの仕様であり、主に音声トラフィックのフレームリレートラフィックでフラグメンテーションを実行する方法を指定しています。FRF.12仕様では、フレームリレーフレームをより小さなフレームにフラグメント化する方法について説明しています。[6] [7] [8] [9][10]

も参照してください

参照

  1. ^ 「SearchEnterpriseWANの「フレームリレー」の定義」2012年4月9日取得
  2. ^ US 7333508、狂犬病、サメ; Magd、Osama Aboul&Abdullah、Bashar et al。、「イーサネットとフレームリレーネットワークインターワーキングの方法とシステム」、2008年2月19日発行、2004年12月9日発行、NortelNetworksLtdに譲渡 
  3. ^ フレームリレーに関するネットワーク百科事典、2012年7月14日訪問
  4. ^ 「X.225:情報技術–オープンシステム相互接続–コネクション型セッションプロトコル:プロトコル仕様」2021年2月1日にオリジナルからアーカイブされました2021年11月24日取得
  5. ^ 「フレームリレー」techtarget.com。
  6. ^ 「音声のフレームリレーフラグメンテーション」シスコ2016年6月17日取得
  7. ^ 「フレームリレーネットワークで音声品質を改善するためにFRF.12を使用する方法|その他のコラボレーション、音声、およびビデオサブジェクト|シスコサポートコミュニティ| 5791|11956」supportforums.cisco.com
  8. ^ 「サービス品質(フラグメンテーション、トラフィックシェーピング、LLQ / IP RTP優先度)を備えたVoIPoverFrameリレー」シスコ2016年6月17日取得
  9. ^ Malis、Andrew G. 「フレームリレーフラグメンテーション実装契約FRF.12」(PDF)www.broadband-forum.org 2016年6月17日取得
  10. ^ 「フレームリレーのFRF.12フレームリレーフラグメンテーションセクションwww.rhyshaden.com 2016年6月17日取得

外部リンク