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Frame
Relay Introducción: Frame
Relay comenzó como un movimiento a partir del mismo grupo de normalización que
dio lugar a X.25 y RDSI: El ITU (entonces CCITT). Sus especificaciones fueron
definidas por ANSI, fundamentalmente como medida para superar la lentitud de
X.25, eliminando la función de los conmutadores, en cada "salto" de
la red. X.25 tiene el grave inconveniente de su importante "overhead"
producido por los mecanismos de control de errores y de flujo. Hasta
hace relativamente poco tiempo, X.25 se ha venido utilizando como medio de
comunicación para datos a través de redes telefónicas con infraestructuras
analógicas, en las que la norma ha sido la baja calidad de los medios de
transmisión, con una alta tasa de errores. Esto justificaba los abundantes
controles de errores y sus redundantes mecanismos para el control de flujo,
junto al pequeño tamaño de los paquetes. En resumen, se trataba de facilitar
las retransmisiones para obtener una comunicación segura. Frame
Relay, por el contrario, maximiza la eficacia, aprovechándose para ello de las
modernas infraestructuras, de mucha mayor calidad y con muy bajos índices de
error, y además permite mayores flujos de información. Frame
Relay se define, oficialmente, como un servicio portador RDSI de banda estrecha
en modo de paquetes, y ha sido especialmente adaptado para velocidades de hasta
2,048 Mbps., aunque nada le impide superarlas. Frame
Relay proporciona conexiones entre usuarios a través de una red pública, del
mismo modo que lo haría una red privada con circuitos punto a punto. De hecho,
su gran ventaja es la de reemplazar las líneas privadas por un sólo enlace a
la red. El uso de conexiones implica que los nodos de la red son conmutadores, y
las tramas deben de llegar ordenadas al destinatario, ya que todas siguen el
mismo camino a través de la red. Tecnología: Estructura
OSI de la red Frame Relay Este
equipo se denomina FRAD o "Ensamblador/Desensamblador Frame Relay"
(Frame Relay Assembler/Disassembler) y el nodo de red se denomina FRND o
"Dispositivo de Red Frame Relay" (Frame Relay Network Device). Las
tramas y cabeceras de Frame Relay pueden tener diferentes longitudes, ya que hay
una gran variedad de opciones disponibles en la implementación, conocidos como
anexos a las definiciones del estándar básico.
La
información transmitida en una trama Frame Relay puede oscilar entre 1 y 8.250
bytes, aunque por defecto es de 1.600 bytes. Lo más
increíble de todo, es que, a pesar del gran número de formas y tamaños Frame
Relay funciona perfectamente, y ha demostrado un muy alto grado de
interoperatibilidad entre diferentes fabricantes de equipos y redes. Ello es
debido a que, sean las que sean las opciones empleadas por una determinada
implementación de red o equipamiento, siempre existe la posibilidad de
"convertir" los formatos de Frame Relay a uno común, intercambiando
así las tramas en dicho formato. En Frame Relay, por tanto, los dispositivos del usuario se interrelacionan con la red de comunicaciones, haciendo que sean aquellos mismos los responsables del control de flujo y de errores. La red sólo se encarga de la transmisión y conmutación de los datos, así como de indicar cual es el estado de sus recursos. En el caso de errores o de saturación de los nodos de la red, los equipos del usuario solicitarán el reenvío (al otro extremo) de las tramas incorrectas y si es preciso reducirán la velocidad de transmisión, para evitar la congestión. Las
redes Frame Relay son orientadas a conexión, como X.25, SNA e incluso ATM. El
identificador de conexión es la concatenación de dos campos HDLC (High-level
Data Link Control), en cuyas especificaciones originales de unidad de datos
(protocolo de la capa 2), se basa Frame Relay. Entre los dos campos HDLC que
forman el "identificador de conexión de enlace de datos" o DLCI (Data
Link Connection Identifier) se insertan algunos bits de control (CR y EA). A
continuación se añaden otros campos que tienen funciones muy especiales en las
redes Frame Relay. Ello se debe a que los nodos conmutadores Frame Relay carecen
de una estructura de paquetes en la capa 3, que por lo general es empleada para
implementar funciones como el control de flujo y de la congestión de la red, y
que estas funciones son imprescindibles para el adecuado funcionamiento de
cualquier red. Los tres
más esenciales son DE o "elegible para ser rechazada" (Discard
Eligibility), FECN o "notificación de congestión explícita de envío"
(Forward Explicit Congestion Notification), y BECN o "notificación de
congestión explícita de reenvío" (Backward Explicit Congestion
Notification). El bit DE es usado para identificar tramas que pueden ser
rechazadas en la red en caso de congestión. FECN es usado con protocolos de
sistema final que controlan el flujo de datos entre en emisor y el receptor,
como el mecanismo "windowing" de TCP/IP; en teoría, el receptor puede
ajustar su tamaño de "ventana" en respuesta a las tramas que llegan
con el bit FECN activado. BECN, como es lógico, puede ser usado con protocolos
que controlan el flujo de los datos extremo a extremo en el propio emisor. Según
esto, la red es capaz de detectar errores, pero no de corregirlos (en algunos
casos podría llegar tan solo a eliminar tramas). No se ha
normalizado la implementación de las acciones de los nodos de la red ni del
emisor/receptor, para generar y/o interpretar estos tres bits. Por ejemplo,
TCP/IP no tiene ningún mecanismo que le permita ser alertado de que la red
Frame Relay esta generando bits FECN ni de como actuar para responder a dicha
situación. Las acciones y funcionamiento de las redes empleando estos bits son
temas de altísimo interés y actividad en el "Frame Relay Forum"
(equivalente en su misión y composición al "ATM Forum"). Frame
Relay también ha sido denominado "tecnología de paquetes rápidos"
(fast packet technology) o "X.25 para los 90´", y esto es cierto en
gran medida. El
protocolo X.25 opera en la capa 3 e inferiores del modelo OSI, y mediante la
conmutación de paquetes, a través de una red de conmutadores, entre
identificadores de conexión. En cada salto de la red X.25 se verifica la
integridad de los paquetes y cada conmutador proporciona una función de control
de flujo. La función de control de flujo impide que un conmutador X.25 no envíe
paquetes a mayor velocidad de la que el receptor de los mismos sea capaz de
procesarlos. Para ello, el conmutador X.25 receptor no envía inmediatamente la
señal de reconocimiento de los datos remitidos, con lo que el emisor de los
mismos no envía más que un determinado número de paquetes a la red en un
momento dado. Frame
Relay realiza la misma función, pero partiendo de la capa 2 e inferiores. Para
ello, descarta todas las funciones de la capa 3 que realizaría un conmutador de
paquetes X.25, y la combina con las funciones de trama. La trama contiene así
al identificador de conexión, y es transmitida a través de los nodos de la red
en lugar de realizar una "conmutación de paquetes".
Lógicamente,
todo el control de errores en el contenido de la trama, y el control de flujo,
debe de ser realizado en los extremos de la comunicación (nodo origen y nodo
destino). La conmutación de paquetes en X.25, un proceso de 10 pasos, se
convierte en uno de 2 pasos, a través de la transmisión de tramas. Un
caso práctico: Si
el usuario "A" desea una comunicación con el usuario "B",
primero establecerá un Circuito Virtual (VC o Virtual Circuit), que los una. La
información a ser enviada se segmenta en tramas a las que se añade el DLCI. Una vez
que las tramas son entregadas a la red, son conmutadas según unas tablas de
enrutamiento que se encargan de asociar cada DLCI de entrada a un puerto de
salida y un nuevo DLCI. En
destino, las tramas son reensambladas. En la
actualidad las redes públicas sólo ofrecen Circuitos Virtuales Permanentes
(PVC o Permanent Virtual Circuit). En el futuro podremos disponer de Circuitos
Virtuales Conmutados (SVC o Switched Virtual Circuit), según los cuales el
usuario establecerá la conexión mediante protocolos de nivel 3, y el DLCI será
asignado dinámicamente. La
contratación: A la
hora de contratar un enlace Frame Relay, hay que tener en cuenta varios parámetros.
Por supuesto, el primero de ellos es la velocidad máxima del acceso (Vt), que
dependerá de la calidad o tipo de línea empleada. Pero hay
un parámetro más importante: se trata del CIR (velocidad media de transmisión
o Committed Information Rate). Es la velocidad que la red se compromete a servir
como mínimo. Se contrata un CIR para cada PVC o bien se negocia dinámicamente
en el caso de SVC’s. El
Committed Burst Size (Bc) es el volumen de tráfico alcanzable transmitiendo a
la velocidad media (CIR). Por último
la ráfaga máxima o Excess Burst Size (Be) es el volumen de tráfico adicional
sobre el volumen alcanzable. Para el
control de todos estos parámetros se fija un intervalo de referencia (tc). Así,
cuando el usuario transmite tramas, dentro del intervalo tc, a la velocidad máxima
(Vt), el volumen de tráfico se acumula y la red lo acepta siempre que este por
debajo de Bc. Pero si se continúa transmitiendo hasta superar Bc, las tramas
empezarán a ser marcadas mediante el bit DE (serán consideradas como
desechables).
Por
ello, si se continúa transmitiendo superando el nivel marcado por Bc+Be, la red
no admitirá ninguna trama más. Por
supuesto la tarificación dentro de cada volumen (Bc/Be) no es igual, puesto que
en el caso de Be, existe la posibilidad de que las tramas sean descartadas. Situación
actual y tendencias: La clave
para que Frame Relay sea aceptado con facilidad, al igual que ocurrió con X.25,
y también ocurre ahora con RDSI, es su gran facilidad, como tecnología, para
ser incorporado a equipos ya existentes: encaminadores (routers), ordenadores,
conmutadores, multiplexores, etc., y que estos pueden, con Frame Relay, realizar
sus funciones de un modo más eficiente. Por
ello, Frame Relay es una solución ampliamente aceptada, especialmente para
evitar la necesidad de construir mallas de redes entre encaminadores (routers),
y en su lugar multiplexando muchas conexiones a lugares remotos a través de un
solo enlace de acceso a la red Frame Relay. Su
ventaja, como servicio público es evidente. Sin embargo, el hecho de ser un
servicio público también llegar a ser un inconveniente, desde el punto de
vista de la percepción que el usuario puede tener de otros servicios como X.25,
y que han llevado, en los últimos años, a las grandes compañías, a crear sus
propias redes, con sus propios dispositivos (fundamentalmente multiplexores,
conmutadores y encaminadores) y circuitos alquilados. El
inconveniente de esas grandes redes, además de su alto coste por el número de
equipos necesario, es el número de circuitos que pueden llegar a suponer y el
intrincado laberinto que ello conlleva; por otro lado, se pueden llegar a
generar cuellos de botella en determinados puntos, y grandes congestiones en
toda la red. Por el contrario, Frame Relay permite una mayor velocidad y
prestaciones, además de permitir que un mismo circuito sirva a varias
conexiones, reduciendo, obviamente, el número de puertos y circuitos precisos,
y por tanto el coste total. El
futuro de Frame Relay aparece como brillante, especialmente si lo comparamos con
otras tecnologías no estandarizadas. En Frame Relay todo son ventajas: puede
ser implementado en software (por ejemplo en un encaminador), y por tanto puede
ser mucho más barato; Frame Relay esta orientado a conexiones, como la mayoría
de las WAN’s; Frame Relay puede "empaquetar" tramas de datos de
cualquier protocolo de longitud variable; la "carga del protocolo"
(overhead) de Frame Relay es menor de un 5%. Como desventaja tendríamos que
mencionar que Frame Relay sólo ha sido definido para velocidades de hasta
1,544/2,048 Mbps. (T1/E1), aunque esto sin duda es algo temporal. Además, Frame
Relay no soporta aplicaciones sensibles al tiempo, al menos de forma estándar. Pero Frame Relay sigue siendo una tecnología antigua, ya que no inventa nuevos protocolos ni mejora los dispositivos de la red, sino que se limita a eliminar parte de la carga de protocolo y funciones de X.25, logrando mejorar su velocidad. El resultado es una red más rápida, pero no una red integrada. Además, dado que Frame Relay está orientado a conexión, todas las tramas siguen la misma ruta a través de la red, basadas en un identificador de conexión. Pero las redes orientadas a conexión son susceptibles de perderla si el enlace entre el nodo conmutador de dos redes falla. Aún cuando la red intente recuperar la conexión, deberá de ser a través de una ruta diferente, lo que origina un cambia en la demora extremo a extremo y puede no ser lo suficientemente rápido como para ser transparente a las aplicaciones.
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