Frame Relay
Visão Geral – Aula 1
O que é Frame Relay?
 Circuitos Frame Relay

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.
Frame Relay

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


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

Redes com linhas privadas necessitam de pelo
menos um circuito para conectividade entre
redes locais:
a) configuração em estrela
Rede local 1
a)
R
Roteador
Multiporta
R
R
R
Rede local 2
Rede local 3
Rede local 4
Frame Relay


configuração parcialmente interligada
configuração totalmente interligada
Rede
Local 1
Rede
Local 1
b)
c)
Rede
Local 2
Rede
Local 5
Rede
Local 3
Rede
Local 4
Rede
Local 2
Rede
Local 5
Rede
Local 3
Rede
Local 4
Frame Relay



Rede com comutadores frame relay
Redes remotas interconectadas através de
switches frame-relay
Comutação na camada de enlace
Rede
Local 1
Rede
Local 2
Rede
Local 5
Nuvem Frame
Relay
Rede
Local 3
Rede
Local 4
Frame Relay
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.

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.

PVC – Circuito Virtual Permanente

Semelhanças com linhas privadas:
Ambos usam circuitos permanentes
 Os PVCs têm uma ligação prédeterminada 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.

PVC – Circuito Virtual Permanente

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 Simples e PVC Duplo
Rede
Local 1
a)
Nuvem
Frame Relay
Rede
Local 2
Rede
Local 5
PVC Simples
Rede
Local 3

Rede
Local 4
PVCs simples: fluxo de dados unidirecional (a)
PVC Simples e PVC Duplo
Rede
Local 1
b)
Nuvem
Frame Relay
Rede
Local 2
Rede
Local 5
PVC Duplo
Rede
Local 3
Rede
Local 4
PVC Simples e PVC Duplo
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.

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.

Taxa Garantida de Informação
(CIR – Commited Information Rate)




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.
PVCs simétricos e assimétricos
Servidores
Web/Intranet
Rede local 1
CIR
ra
ent
da
2
=1
CIR
1
=T
sa
Rede local 2
Estação de trabalho
bp
8K
íd a
s
CIR
ent
ra d
a
=1
CIR
saí
d
a
28
=T
Kb
p
s
1
Rede local 3
Estação de trabalho
PVCs simétricos e assimétricos

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
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).

Explosões ou Rajadas

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

Portanto, concluímos: um provedor
garante uma explosão comprometida de
Bc bits e tentará entregar, mas não
garantirá, um máximo de Bc + Be bits.
Taxa garantida (CIR)
Tentativa de
entrega
Bc
Be
Bc + Be
Descarte
Explosões ou Rajadas

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.
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.

CIR e Sobreassinatura
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
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
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
Servidores
Web/Intranet
Rede local 1
CSU/DSU
Interface de usuário para rede
(UNI – User-to-Network Interface)
Conexão de
porta T1
25
FR
bp
6K
8
12
FR
s
p
Kb
12
s
64 kbps
Conexão de porta
128 Kbps
CSU/DSU
25
6K
bp
8K
bp
s
s
FR
Conexão de porta
192 Kbps
CSU/DSU
Rede local 2
Estação de trabalho
Rede local 3
Estação de trabalho
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
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.

SVC – Circuito Virtual Chaveado
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.

Comparação entre PVCs e SVCs

Vantagens dos PVCs
Grande disponibilidade
 Esquemas simples
 Equipamento mais barato

Comparação entre PVCs e SVCs

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

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