Báo cáo Tìm hiểu, trình bày và về dịch vụ dữ liệu Frame Relay

ặt khác các Frame cùng liên quan đến một liên kết dữ liệu nào đó lại có thể được tạo ra ở các thời điểm ngẫu nhiên. Do đó dẫn đến gây ra tắc nghẽn đường truyền. Khi đó các bit CB, CF, DE trong phần Header được dùng để kiểm soát hiện tượng tắc nghẽn. - Mỗi khi Frame Hander chuyển thêm một Frame vào hàng đợi. Nó kiểm tra kích thước hàng đợi, nếu quá giới hạn thì nó thông báo cho người dùng ở hai đầu liên kết bằng CF ( nếu dữ liệu đi) và bằng CB ( nếu dữ liệu về). Khi Frame Hander trong máy người sử dụng nhận được thông báo tắc nghẽn nó giảm tốc độ gửi Frame cho đến khi không còn tắc. Tuy nhiên nếu tắc nghẽn quá lâu thì Frame Hander tại nút tắc nghẽn sẽ loại bỏ các Frame thông qua bit DE 1. Các chuẩn cho Frame Relay 1.1. Chuẩn ITU-T/CCITT Theo ITU-T thì các khuyến nghị nên có tiền tố là chữ cái, như quy ước khuyến nghị có tiền tố thường cung cấp mô hình cho các dịch vụ giao thức thao tác, trong khi các khuyến nghị có tiền tố Q cung cấp những chỉ định cụ thể đối với từng thao tác như báo hiệu, giao vận và ứng dụng. FR được định nghĩa là một giao diện giữa người dùng và dịch vụ mạng Relaying của HDLC. Đầu tiên được định nghĩa bởi khuyến nghị I122. Khuyến nghị này đã trở thành một chuẩn phổ biến, được áp dụng cho nhiều dịch vụ, trong đó có cả ISDN. Chuẩn ISDN là nền tảng cho các hoạt động giao thức FR> Tất cả các mạng FR tuân theo giao thức ISDN ở tầng thứ 2, tức giao thức LAP-D, dùng một kênh D để truyền tín hiệu điều khiển và dùng kênh B hoặc cả kênh D để truyền thông tin tuỳ theo loại 1 hay loại 2. Theo khuyến nghị I122 thì có 2 loại FR chính, loại 1 là FR riêng và loại 2 là FR công cộng. 1.2. Chuẩn ANSI Trong thực tế, rất nhiều chuẩn của ANSI được dùng để bổ sung cho ITU-T. Nó cung cấp cho người dùng các chuẩn giao diện cho phép tôvs đọ truy cập DS0, DS1… Cung cấp các quy định cơ bản cho giao diện người dùng – mạng (UNI), và giao diện mạng-mạng (NNI). 1.3. Chuẩn mở rộng LMI và các giải pháp độc quyền Trước khi ITU-T và ANSI đưa ra các chuẩn của mình thì đã có 4 nhà sản xuất đã giới thiệu dòng sản phẩm FR của họ. 4 nhà sản xuất này gồm: Stratacom, Digital Equipment Coporation, Cisco system và Northern Telecom. Do nhu cầu doanh thu, họ nhanh chóng hình thành một quy ước về mặt kỹ thuật chung gọi là mở rộng LMI. Tính năng của kỹ thuật này, dù là độc quyền, nhưng vẫn có thể bổ sung thêm các chuẩn của ANSI và ITU-T.Từ nền tảng đó mà dần dần, họ hình thành nên 1 chuẩn phổ biến để kết nối các thiết bị DTE theo giao diện FR. 1.4. Các chuẩn mở rộng LMI Chuẩn mở rộng LMI có các tính năng sau: - Nhắc nhở người dùng về tình trạng của PVC - Nhắc nhở người dùng về việc thêm, xoá, sửa các PVC - Nhắc nhở người dùng về trạng thái của các liên kết vật lý hay logic Chuẩn LMI hỗ trợ: - Kích thước Frame tối đa là 8196 octet - 1024 địa chỉ DLCI - Các mở rộng thông thường - Thiết lập các bit FECN/BECN và bit báo tắc nghẽn DE - Hỗ trợ multicasting - Đánh địa chỉ chung - Tối đa 1024 kết nối logic 1.5. Các lựa chọn mở rộng Có 4 lựa chọn mở rộng, gồm: - Khả nămg multicast - Kiểm soát luồng - Quy ước đánh địa chỉ chung - Cập nhật không đồng bộ Khả năng multicast cho phép các thiết bị nối với nhau bằng một mạng LAN, làm việc với một địa chỉ duy nhất. Tức là, đối với một router trong một nhóm multicast thì thông tin gửi tới là broadcast. Kiểm soát luồng: biểu thị các thông báo tắc nghẽn trên mạng và nhắc nhở cho ngươid dùng biết. Kiểu kiểm soát luồng này tương tự như XON, XOFF, nhưng chỉ được dùng cho dòng dữ liệu một chiều. Quy ước đánh địa chỉ chung: dựa trên phương pháp port by port, phương pháp này dùng một DLCI cho mỗi cổng hoặc thiết bị cuối, sao cho, với một địa điểm mà người dùng có thể giao tiếp, sử dụng cùng một DLCI. Cập nhật không đồng bộ: cho phép nhắc nhở người dùng về thay đổi trạng thái của kênh DLCI. 2. Các thông số và kích thước của FR Tốc độ trao đổi thông tin (CIR) và tốc độ truyền thông tin vượt quá giới hạn cho phép (EIR) là phần trọng tâm của tốc độ truy cập FR. CIR và EIR liên kết với nhau và được tính toán thông qua chuyển mạch FR. Tốc độ CIR trong các mạng FR công cộng được lựa chọn cho mỗi PVC dựa trên mô hình về khả năng tải lớn nhất và nhỏ nhất cho phép, các tham số này được thiết lập dựa vào kiến trúc mạng 2.1. Phương pháp tính CIR và EIR CIR là số đo về chất lượng của dịch vụ. Nó cung cấp tốc độ được bảo đảm qua thống kê của thông lượng trên đương truyền/nhận của một PVC. CIR được định nghĩa như một thông lượng nhỏ nhất có thể đạt được trong mọi điều kiện của mạng. CIR là số lượng các bit tính theo kích thước burst liên kết (Bc) có thể đến được đích trong một khoảng thời gian trung bình. CIR = Bc/T Nếu số lượng các bit đến được đích trong khoảng thời gian T vượt quá Bc, nhưng không vượt quá giới hạn (Bc+Be) thì các frame kế tiếp sẽ bị đánh dấu DE. EIR được tính theo công thức: EIR = (Bc+Be)/T Các bit đến được đích trong khoảng thời gian T vượt qua giới hạn (Bc+Be) sẽ bị loại bỏ bởi nút FR truy nhập. 2.2. Kích thước của CIR Tốc độ CIR trong mạng FR công cộng được chọn cho mỗi PVC dựa trên khả năng tải cho phép lớn nhất và nhỏ nhất. Phạm vi thực tế của mạng phụ thuộc vào mạng FR được load và thiết kế như thế nào: - Với kiến trúc vòng lặp mở, các frame vượt qúa CIR sẽ bị đánh dấu là DE. - Với kiến trúc vòng lặp đóng, chuyển mạch sẽ không cho phép frame vượt quá CIR trừ khi đó là giá trị băng thông end-to-end thông qua mạng để truyền frame. Tốc độ CIR thường được chọn dựa vào các phương thức truyền dữ liệu, các giao thức được sử dụng và thời gian được yêu cầu để gửi thông tin từ nguồn đến đích. User A User B User D User C FR Network FR SW1,2,3 FR Access Ports 64 kbps FR PVC 32 kbps CIR Frame Relay CIR Sizing Example Hình dưới minh hoạ 2 PVC tốc đọ 32Kbps được cung cấp qua một router đơn và qua mạch truy nhập vật lý 56 Kbps đơn. Một PVC được nối giữa user A và user C, một PVC khác được nối giữa user B và user D. User A và B cần gửi một file có kích thước 200.000 bytes trong khoảng thời gian đã quy định,giả sử 1 phút; thời gian sẽ xấp xỉ 25s nếu user A truyền với tốc độ lớn hơn CIR sang bằng với tốc độ cổng 62Kbps. Nhưng khi cả user A và user B đều gửi 2 file có kích thước 200.000 bytes đồng thời thì các PVC của chúng sẽ chia các mạch truy nhập FR làm đôi và tốc độ Cỉ của mỗi PVC là 32 Kbps và cả 2 file được truyền tới đích với thời gian tối thiểu 50s. Đó là kích thước tốt nhất cho CIR đạt được thông lượng tối thiểu mà ta có thể chấp nhận được trong điều kiện tắc nghẽn đối với khả năng tới hạn. 2.3. Kích thước cổng truy nhập FR Các cổng truy nhập FR có rất nhiều tốc độ, từ 56Kbps đến 56/64 Kbps trở lên, bao gồm DS1, DS3, .. Tốc độ CIR của PVC khi vào hoặc ra khỏi cổng FR đều được thêm vào một cách riêng biệt. Nó sẽ phối hợp với tốc độ của CIR trong các hướng nên không có CIR nào vượt quá tốc độ cổng ở mọi hướng. HQ Site Rounter A B C D = 64 kbps FR Access Port = Frame Relay Switch FR Port Speed Sizing Example FR Port 64 kbps 128 kbps CIR=32 kbps FR Network Trong hình trên, 4 vị trí từ xa có các PVC để đến HQ và tốc độ của mỗi PVC là 32 Kbps. Mỗi vị trí đó có cổng truy nhập FR 64Kbps Hầu hết các mạng đều không có mô hình truyền dữ liệu gối lên nhau một cách chính xác, và một số mức thuê bao của cổng đi đến HQ của FR có thể thực hiện được. Thực tế, sự tận dụng trung bình của những dòng riêng lẻ là 10% - 20%. Nếu có 5 dòng như vậy chiếm chỗ trên FR access đơn thì tổng tốc độ CIR có thể là 500% đăng ký vượt mức khớp tập hợp CIR với tập hợp các tốc độ cổng dòng riêng lẻ. 2.4. Các PVC theo một hướng duy nhất, không đối xứng, đơn hình Tốc độ CIR được gán theo một hướng duy nhất. Mỗi PVC được gán 2 CIR, một cho truyền và một cho nhận. Đó được gọi là các CIR theo một hướng duy nhất, không đối xứng, đơn hình. PVC PVC CIR=4 kbps CIR=32 kbps User A User B FR Network FR Access Circuit 56 kbps FR Access Circuit 1.544 Mbps Frame Relay Asymmetrical PVC Example Trong hình trên, A trao đổi dữ liệu với B. mạch ghép nối của A đến mạng FR là 56Kbps. B là mạch truy nhập T1 khi hầu hết các yêu cầu từ A đến B và các file gửi từ B đến A,thì PVC giữa A và B có CIR 4 Kbps theo hướng từ A đến B, và có CIR 32 Kbps theo hướng từ B đến A. 2.5. Bursting over CIR Theo thống kê, một trong các ưu điểm của FR là lợi ích đa thành phần từ việc điều khiển khả năng tải thông cao thông qua các PVC phức tạp. Khả năng này có thể xảy ra ở mọi thời điểm, tại mọi PVC. Các file thường có kích thước lớn hơn khả năng có thể truyền qua mạch truy nhập vật lý trong 1s, cho nên có phải truyền từ 2s trở lên. Trong nhiều trường hợp, thông lượng truyền dữ liệu sẽ vượt quá giá trị CIR được gán, khi đó, bursting sẽ được yêu cầu. T = 0 1 2 3 4 5 6 T = 0 1 2 3 4 5 6 CIR=32k FR Access Circuit 56kbps FR Switch Port 56kbps CIR=32k FR Access Circuit 56kbps FR Switch Port 56kbps Frame Make “DE” T = 0 1 2 3 4 5 6 CIR=32k FR Access Circuit 56kbps FR Switch Port 56kbps Figure 11.5 Frame Relay Busting Example Trong hình trên, một PVC đơn với tốc độ CIR 2 hướng 32 Kbps được cung cấp qua mạch truy nhập 56Kbps. 2.6. Bit DE (Discard Eligible) Có rất nhiều cách để giới hạn phạm vi của băng thông được cung cấp cho User tại bất kỳ một thời điểm nào. Điều này có thể là một nhân tố khó thực hiện trong quá trình gặp tắc nghẽn, khi có nhiều các user yêu cầu các băng thông cao hoặc thấp tranh giành tài nguyên bị giới hạn. Một phương pháp định ranh giới băng thông để lựa chọn user theo thứ tự ưu tiên là thông qua việc sử dụng các bit DE. Các frame của user có DE = 1 sẽ bị loại bỏ đầu tiên, user có ưu tiên cao hơn có DE được gán bằng 0. Bit DE được thiết lập tuỳ ý hoặc thông qua mạng. Nếu nút mạng bị tắc nghẽn, nó sẽ loại bỏ các frame có DE = 1. 2.7. Oversubscription (OS) Có hai phương pháp để thiết lập CIR. - Phương pháp thứ nhất là regular booking, tổng các CIR không vượt quá tốc độ truy nhập - Phương pháp thứ hai là over booking, tổng các CIR vượt quá tốc độ dòng truy nhập. Trong regular booking, các CIR được thêm vào các router chính, kết quả được đoán trước, điều đó được thực hiện tại thời điểm PVC bị giới hạn trên các CIR của PVC trong suốt quá trình tắc nghẽn Trong over booking, sự thực thi trên trục chính trở thành thống kê, mặc dù mỗi PVC riêng lẻ có thể được cung cấp với tốc độ CIR cao hơn trong trường hợp regular booking khi tổng các CIR của PVC có thể vượt quá tốc độ dòng truy nhập. Vì vậy, OS là khả năng để đăng ký các CIR quá mức đi qua cổng truy nhập vật lý đơn. 2.8. PVC reroute capability Trong các mạng FR, nếu một đường truyền vật lý đã có PVC sử dụng bị hỏng thì các chuyển mạch FR ở cả hai điểm đầu và cuối của đường truyền vật lý có thể gửi PVC thông qua một chuyển mạch thay thế khác đến đích. Toàn bộ sự gián đoạn này chỉ xảy ra trong vòng vài ms. Khả năng này không có trong UNI mà chỉ có trong cơ Cấu chuyển mạch FR. 3. Việc kiểm soát tắc nghẽn và lưu thông của Frame Relay Phần này chúng ta thảo luận chi tiết về việc kiểm soát đụng độ của FR. Việc kiểm soát luồng dữ liệu được thực hiện ở hai mức: Mức ngầm định ở lớp giao vận và lớp ứng dụng ; mức hiện ở giao thức FR thông qua FECN, BECN và CLLM. 3.1. Định nghĩa sự tắc nghẽn trên mạng FR Đụng độ gia tăng khi gia tăng lưu lượng dữ liệu truyền trên mạng. Tắc nghẽn sẽ xảy ra khi cố gắng truyền 1 lượng dữ liệu qua một số vị trí đặc biệt của cơ cấu mạng mà lại lớn hơn khả năng băng thông của nút đó. Thông thường các thiết bị phần cứng tham gia vào việc truyền dữ liệu trên mạng đều có bộ đệm dữ liệu, nhưng khi dữ liệu được gửi đến vượt quá dung lượng của bộ đệm thì sẽ xảy ra tắc nghẽn. Trong việc truyền dữ liệu thông thường trong mạng FR, nếu có một điểm xuất hiện đụng độ , nó sẽ tiến hành chọn các frame để xoá: Đầu tiên là các Frame có bit DE trong header =1, các frame có ưu tiên cao hơn thì DE của nó được gán =0 , nhưng sau khi đã xoá hết các Frame có DE=1 mà vãn còn tắc thi nó tiếp tục xoá đến cả các frame có DE=0. Khi có đụng độ trên mạng là các chương trình điều khiển phải chọn các Frame để xoá , khi đó các thiết bị truy nhập mạng hoặc người sử dụng phải có các giao thức thông minh lơp cao hơn để hỗ trợ việc khoanh vùng lỗi ở các điểm cuối và sửa lỗi hoặc truyền lại các Frame bị mất. Có hai dạng kiểm soá tắc nghẽn được sử dụng để quản lý việc truyền các frame trong mạng FR , đó là thông báo tắc ngầm định và thông báo hiện. - Thông báo tắc ngầm định : Hỗ trợ cho việc sử dụng các giao thức ở tầng 4 như: DoD TCP,SNA của ABM trong thiết bị mạng hoặc là trong các thiết bị người dùng. Những giao thức đó làm việc tương tự như việc truyền và nhận các cửa sổ trong chuyển mạch gói X25, nhưng việc quản lý truyền các gói ở các nút kề nhau được thay bằng các Frame. TCP tự động giảm kích cỡ cửa sổ, hoặc tự động giảm số gói tin được truyền theo việc trì hoãn mạng hoặc mất Frame. Nó cho phép những người dùng cuối (hoặc các thiết bị truy nhập mạng) thích nghi được với việc tắc nghẽn mạng và tránh phải xoá các Frame , đồng thời tránh việc phải truyền lại . Nhưng cũng phải nói rằng người sử dụng nên có sự tương tác đối với việc quản lý kiểm soát tắc nghẽn. Vì vậy dòng điều khiển sẽ được điều chỉnh bởi TCP với sự xác nhận các thông tin tắc nghẽn từ mạng FR. Đối với SNA, các thông báo RNR được gửi từ FRAD tới thiết bị SNA trong suốt quá trình tắc nghẽn. Ghánh nặng trên các giao thức đó có thể được giảm một phần thông qua việc sử dụng ưu thế về băng thông của mạch ảo PVC trong CPE. Một số CPE có thể ưu tiên một số PVC trong mạch chuyển mạng , cho phép 1 số PVC giảm bớt sự ảnh hưởng do trạng thái tắc nghẽn trong khi 1 số PVC khác lại phải chịu ảnh hưởng rất lớn. - Thông báo tắc nghẽn hiện: thông báo dạng này được thể hiện thông qua FECN, BECN, CLLM. Chuẩn ANSI định nghĩa rất rõ ràng việc kiểm soát tắc nghẽn thông qua FECN /BECN /CLLM. 3.2 FECN và BECN Thông báo tắc nghẽn được cung cấp trong trường địa chỉ của FR thông qua 2 bit FN và BN. Bit FN được đặt =1 ở các nút mạng khi chúng bị tắc nghẽn, và nó báo cho giao thức kiểm soá luồng phía nhận tình trạng tắc nghẽn. Trong khi đó bít BN lại được thiết lập ở các Frame theo hướng truyền để báo cho giao thức kiểm soát luồng phía phát về tình trạng tắc nghẽn. (0) F Addr Field control User’s data FCS F DLCLmsb CR FN DLCLlsb BN DE (0) EA/0 D/C DLCLmsb DLCLlsb D/C EA/1 Sự gia tăng tần suất các bit BN và FN là một dấu hiệu tốt nhằm báo cho biết tắc nghẽn trên mạng đang gia tăng. Hiện tại kỹ thuật này ít được sử dụng ở các điểm cuối và các hệ thống liên phương tiện. Điều đó là bởi thời gian FN và BN đến được điểm kiểm soát cuối thì trạng thái tắc nghẽn có thể không còn ở nút tại đó nó gửi đi thông báo tắc nghẽn. Điểm đáng lưu ý chính là khi thông báo FN và BN được trao cho CPE router , nơi mà không phải là nguồn chính của việc kiểm soát lỗi. Gần đây không có kỹ thuật nào hỗ trợ cho việc CPE router truyền thông báo EN, BN tới TCP hoặc 1 ứng dụng có thể cung cấp việc kiểm soát lỗi. 3.3. Quản lý các lớp được liên kết (CLLM): Dạng thứ hai của việc quản lý tắc nghẽn được định nghĩa bởi ANSI là chức năng quản lý các lớp liên kết được kết hợp. CLLM lưu trữ một trong số các địa chỉ DLCI trên 1 giao diện FR để việc kiểm soát luồng truyền thông thông báo với các tiết bị người dùng khi có tắc nghẽn ( ngay cả khi không có Frame nào được truyền đi) . Thông báo CLLM là một thông báo tình cờ về tắc nghẽn phía ngoài kiến trúc tập tin theo quy ước tới người dùng , trong khi không có chuẩn nào quy định cho các Frame trống ( Frame mà chỉ chứa ttông tin về kiểm soát tắc nghẽn ). CLLM có thể chứa một danh sách các DLCI có liên kết với các kết nối có chứa các Frame bị tắc nghẽn. Nhiều thông báo CLLM có thể được truyền trong một mạng với nhiều DLCI yêu cầu thông báo tắc. Chú ý rằng : cả ANSI và LMI đều sử dụng DLCI 1023 để thông báo tắc nhưng chúng không thể dùng đồng thời mà chỉ mang tính chất hỗ trợ nhau. 4. Dịch vụ trên mạng FR công cộng. FR đã tràn ngập trên thị trường mạng công cộng và mạng riêng. Phần cứng FR đi kèm bao gồm từ card giao diện PC, bộ dồn kênh, các router phục vụ cho tìm đường, các chuyển mạch Cell... . IXC có nguồn gốc từ các nhà cung cấp dịch vụ inter-LATA, và các RBOC là từ các nhà cung cấp intra- LATA. Đầu tiên người sử dụng lựa chọn giữa lợi nhuận truy cập một mạng FR cộng cộng hoặc là xây dựng một mạng riêng. Nếu chọn mạng công cộng thì người sử dụng phải tiếp tục chọn giữa IXC (nhà cung cấp dịch vụ mạng thông tin không phụ thuộc) và dịch vụ RBOC. Quyết định này được đưa ra là dựa trên giá cả và khả năng truy nhập LATA nội bộ và truy nhập liên LATA. Giá cả tuân theo khả năng biến đổi băng thông và phương thức truy nhập, bao gồm cả tốc độ truyền tin, truy nhập nhập dịch vụ, khoảng cách truyền, và đôi khi còn là cả số lượng mạch ảo PVC. Việc dùng các SVC cũng là một lựa chọn có giá trị khác. Ngoài ra còn một số yếu tố cũng rất quan trong khác là: kiến trúc đường trục chính, . . . Ngày nay với việc trao đổi quốc tế ngày càng tăng, cũng như gía cao khi kết nối các mạch quốc tế thì FR được coi như là một lựa chọn có lợi về băng thông. 4.1. Các dạng dịch vụ của FR FR được nói đến như một dịch vụ dữ liệu công cộng dạng Frame, cho phép tốc độ truy nhập đường truyền lên tới 1.544Bbps từ một thiết bị khách như : router, brigde, hay các thiết bị truy nhập FR trong mạng FR công cộng. Đường trục của mạng có tốc độ từ 50 kbps đến 45Mbps. Thậm trí FR còn được thiết kế như là 1 giao thức mạng riêng, nó cung cấp một số khả năng bảo mật mạng cơ bản ,trong đó dữ liệu gốc và dữ liệu đầu cuối được giới hạn kết nối qua các mạch ảo của dường truy nhập đó. Các dịch vụ FR công cộng đề cập đến các vấn đề :tỉ lệ đường truyền CIR , DE, quản lý mạng khách, báo cáo thực hiện, quản lý thông tin và cấu hình. . .Tất cả những vấn đề này là do các nhà cung cấp dịch vụ đề xuất. 4.2. Public versua Private Bây giờ thì người sử dụng dã coi FR như là một kỹ thuật truyền nằm trong vùng chon lựa. Nhưng như thế thì họ sẽ sử dụng FR riêng hay là chấp nhận một dịch vụ FR công cộng? Quyết định này được đưa ra dựa trên các mặt như : hiệu năng, việc quản lý các thao tác mạng, dịch vụ luân phiên và các sản phẩm đi kèm. Một số công ty vẫn đang duy trì mạng riêng để truyền dữ liệu tiếng nhằm che dấu việc truyền dữ liệu tới các Frame công cộng và các dịch vụ cell-Relay. Một số khác thì vẫn bàn một số các quy ước là vẫn dùng mạng riêng nhưng đang chuyển dần một cách chậm chạp sang FR và các dịch vụ dựa trên kỹ thuật Cell Relay. Dịch vụ FR cung cấp sự hợp nhất việc đan xen các đường riêng = sự dan xen thông qua các mạch ảo PVC với mạng FR và yêu cầu người dùng phải có một mạch truy nhập đơn tới mạng công cộng. Mạng FR riêng được thiết kế dựa trên 3 kiểu kỹ thuật sau: - Dồn kênh DS1?DS3 dùng kỹ thuật FR chuyển mạch gói nhanh và các card giao diện. - Cầu, router dùng các liên kết mặc định cho mạng FR - Chuyển mạch gói nhanh DS3./DS1 Ba kỹ thuật này là rất rộng, việc quyết định lựa chọn kỹ thuật nào chủ yếu là phụ thuộc vào thiét bị mà khách hàng sẵn có. Các nhà quản lý thiết kế và các kỹ sư thường cân nhắc chi tiết trước khi quyết định xem sử dụng kỹ thuật nào để phát triển 1 mạng FR. 4.3. Các tham chiếu dịch vụ FR công cộng. Có 3 nhóm chính cung cấp các dịch vụ FR công cộng là ICX, RBOC& LEC, và các nhà cung cấp truy nhập mạng. Vào những năm 1996 các nhà cung cấp thường tạo ra các dịnh vụ cộng thêm để thêm vàoquá trình giao vận như : các dịch vụ tiếng, các lược đồ giá linh hoạt, tốc độ truy nhập linh hoạt và cao hơn. Với IXC có thêm các dịch vụ như: - Truy nhập mạng công cộng khắp nơi - Vốn đầu tư yêu cầu qua net - Chuyển mạch đường trục và các kiến trúc phân phối. - Mở rộng băng tần IXC - Linh động việc định vị truy nhập và tốc độ truy nhập. - Kết hợp FR với các dịch vụ chuyển mạch khác. Lợi nhuận tăng thêm ở các mạng công cộng vượt xa các mạng riêng. Phần lớn các dịch vụ của FR được thiết lập trên các chuẩn ANSI và LMI . Nó mở rộng các khả năng sau: - PVC và SVC - Tốc độ truy nhập ở các mức DS0,DS1,E . . . - PVC,CIR có tốc độ + 4kbps - Tốc độ truy nhập tương tự tăng. - Có thêm điều khiển truy nhập frame trống trong tắc nghẽn DLCI 1023 - Cỡ khung dạt 4096 octets - Có hỗ trợ các bit FN, BN,DE cho kiểm soát lỗi hiện - Đánh địa chỉ địa phương và toàn cục - Trễ giữa các nút < 250ms - Mở rộng hơn các tuỳ chọn đánh địa chỉ - Tỉ lệ lỗi thấp và các thích ứng cao - . . . . Ngày nay các nhà cung cấp dịch vụ net thường dùng cả hai kỹ thuật FR và ATM 4.4. Mạch ảo chuyển mạch SVC Cả ANSI và TTU-T đều đưa ra các chuẩn cho SVC. Những chuẩn đó địng nghĩa một giao diện tín hiệu để xây dựng một mạch ảo chuyển mạch. Các dịch vụ SVC đưa ra cho user những cơ hội tuyệt vời : - Kết nối ngắn, dung lượng <, . . . - …. SVC cho phép 1 DTE phía gửi truyền đi địa chỉ của DTE phía nhận kèm theo dữ liệu. Khi chuyển mạch đầu tiên nhận được địa chỉ và dữ liệu đó thì nó lập tức thiết lập một kết nối ảo hướng liên kết tới phía nhận. Phương thức này loại đi được việc phải thiết lập lại cấu hình cho PVC . Một số chức năng có thể có trên SVC là: Kiểm soát DLCI và ghán lược đồ địa chỉ, điều chỉnh kênh người dùng, điều chỉnh tham số dịch vụ( như kích cỡ cực đại của Frame, lượng dữ liệu truyền, độ trễ đường truyền. . .) Tất cả các khả năng trên đều do dịch vụ SVC đảm nhận. Chính việc thực hiện nhiều nhiệm vụ làm cho tốc độ xử lý của SVC bị chậm.sự chận chạp này là do sự phức tạp trong quản lý SVC, các chuẩn được đưa ra sau, các yêu cầu về bảo mật và quả lý rất nghiêm ngặt. 4.5. Giao diện giữa các mạng (NNI) Giao diện giữa các mạng NNI được địn nghiã thông qua các chuẩn như là một phương thức cho 2 mạng FR liên kết với nhau thông qua lưu thông và quản lý kết nối PVC , có sự khởi nguồn từ việc kết nối 1 mạng FR với các trạm. UserA giao tiếp với RBOC1 thông qua 1 NNI RBOC1 giao tiếp với IXC thông qua 1 NNI Cuối cùng mạng RBOC2 giao tiếp với user B thông qua 1 NNI UserA và user B xem kết nối giữa họ như là một kênh ảo PVC giữ CDE của họ. Mỗi nhà cung cấp FR đều có khả năng nhìn, đợi và giao tiếp hai chiều trên các thiết bị đầu cuối hoặc chuyển mạch sang các mạng kế bên thông qua các NNI. Các mạch NNI cũng được dùng để liên kết các dạng chuyển mạch không giống nhau, thường là ở các trường hợp giữa các dịch vụ FR khác nhau. 5. Các kiến trúc mạng Frame Relay công cộng Trong một mạng Frame Delay, kiến trúc sử dụng trong các chuyển mạch Frame Delay sẽ có ảnh hưởng rất lớn đến trễ end-to-end, điều khiển lưu thông của CIR ,DE và các giao thức tầng cao như TCP/IP và TPX Hiện tại có hai loại kiến trúc chính được dùng là kiến trúc vòng đóng và kiến trúc vòng mở. Hai kiến trúc này được đưa ra giúp cho việc giải quyết vấn đề tắc nghẽn trên mạng và làm cho mạng Frame Delay hoạt động có hiệu quả hơn. Kiến trúc vòng đóng thường được dùng ở các chuyển mạch FR hoàn toàn là các frame thuần tuý, tức là toàn bộ frame sẽ được đọc vào chuyển mạch trước khi gửi nó ra cổng ra hoặc một chuyển mạch FR khác. Kiến trúc vòng mở thường được dùng trong các chuyển mạch ô (cell –switching), ở đó mỗi frame sẽ được chia nhỏ thành các ô có kích thước cố định ngay sau khi có đủ dữ liệu để điền đầy một ô. Điều này sẽ làm giảm trễ end-to-end đối với các frame có kích thước lớn. 5.1. Kiến trúc vòng mở. Các hệ thống thuật toán vòng mở hoạt động dựa trên khái niệm điều khiển tắc nghẽn sau khi tắc nghẽn bắt đầu xuất hiện. Trong kiến trúc vòng mở , mỗi user (PVC) được chỉ định một kích thước burst thoả thuận hoặc CIR . Khi đó các user có thể truyền toàn bộ khả năng tải của họ và không một frames nào bị đánh dấu DE nếu burst thoả thuận (CIR ) không bị vượt quá. Nếu CIR bị vượt quá giá trị quy định thì trước hết các frames bị đánh dấu DE sẽ bị loại bỏ trong suốt quá trình tắc nghẽn . Bất cứ việc truyền frame nào mà bị vượt quá cả CIR và tốc độ burst giới hạn sẽ bắt đầu bị loại bỏ tự động cho đến khi mức độ tắc nghẽn giảm xuống tới vị trí mà các frames thiết lập DE bị loại bỏ và các frames không có DE thì được truyền qua. Sau đó các ứng dụng sẽ sử dụng một vài phương thức để back off và truyền lại dữ liệu khi mạng đã thoát khỏi tắc nghẽn. Vì vậy user cần sử dụng các buffer có kích thước lớn để lưu trữ dữ liệu mà các ứng dụng đã chuyển từ CPE tới mạng, nhưng chưa chuyển từ mạng tới CPE đích do tắc nghẽn ở trong mạng hoặc ở cổng đi ra . Việc ép buộc truyền dữ liệu sẽ được thực thi trên tất cả các user cho đến khi tối thiểu hoá hoặc không còn tình trạng tắc nghẽn trở lại. Để hiểu rõ kiến trúc trên chúng ta sẽ xét một ví dụ trình bày trong hình dưới, ở đây FR CPE 1 đang giao thiệp với FR CPE 2 qua một mạng Frame Relay công cộng. CPE 1 có cổng UNI 64 kbps mà được cung cấp một PVC đơn với 32 kbps CIR .Tốc độ CIR là như nhau theo cả 2 hướng. Bây giờ giả sử burst CPE 1 có đủ dữ liệu tới CPE 2, nên nó có thể điền đầy mạch 56 kbps trong 7 giây. Trong thuật toán vòng mở , lối vào chuyển mạch Frame Relay A cho phép user phát ra lớn hơn CIR đã được ấn định để điền đầy tốc độ cổng. Chuyển mạch Frame Relay A sẽ đánh dấu các frame khác đủ điều kiện bị loại bỏ (DE). Do mỗi một chuyển mạch không kiểm soát được những đường đi mà có tình trạng tắc nghẽn ở bất cứ nơi nào khác trong mạng. Nó thấy rằng tắc nghẽn có thể xẩy ra trong kết nối B-C (chỉ cho phép hiệu quả thông lượng 32 kbps đối với PVC này) ở cùng một thời điểm khi chuyền mạch Frame Relay A đang chấp nhận tất cả dữ liệu của user với tốc độ 56 kbps. Do đó nếu tình trạng tắc nghẽn vẫn tồn tại ở thời điểm chuyển mạch B truyền dữ liệu tới chuyển mạch C, thì một nửa dữ liệu của user (các frames đã bị đánh dấu DE) có thể bị mất. Các chuyển mạch thuần tuý chỉ toàn các frame thường sử dụng thuật toán tắc nghẽn vòng mở. Các chuyển mạch Frame Relay này sẽ đọc toàn bộ frame vào các buffers trước khi truyền nó tới user hoặc tới chuyển mạch kế tiếp. Công nghệ của các kiến trúc vòng mở cũng là duy nhất, ở đó mỗi lối ra chuyển mạch, hoặc mạng, kênh phải có đủ băng thông dự trữ cho cả khả năng truyền tải CIR thông thường và một vài phần trăm khả năng truyền tải bị đánh dấu DE. Dù vậy cần phải thấy được nguy cơ của việc loại bỏ các frames bị đánh dấu bởi bít DE trong một thời gian dài mạng bị tắc nghẽn. Tất cả dữ liệu đã bị loại bỏ phải được truyền lại, song song với việc truyền những dữ liệu mới yêu cầu. Các ứng dụng mà phản ứng lại bằng việc truyền lại những frames đã bị mất sẽ là nguyên nhân tắc nghẽn sẽ tăng trong tương lai. Các giao thức điều khiển dòng kích thước cửa sổ như TCP có thể được sử dụng để làm giảm số lượng frame phải truyền lại, và giãn ra việc nạp dữ liệu trong một khoảng thời gian lớn hơn. Điều này làm chậm hiệu yêu cầu nạp và làm giảm thông lượng cho đến khi tắc nghẽn bị xoá Ví dụ thuật toán vòng mở 5.2. Kiến trúc vòng đóng Kiến trúc vòng đóng được sử dụng trong các chuyển mạch mà biến đổi các frames thành các ô có kích thước cố định trên đường truyền backbone . Những chuyển mạch này ngay lập tức chia các frames thành các ô và truyền dữ liệu, do đó làm giảm tình trạng trễ dây truyền. Kiến trúc vòng đóng tạo ra một môi trường đóng, trong đó các chuyển mạch trong cấu trúc mạng Frame Relay đều biết được tình trạng tắc nghẽn từ điểm nguồn đến đích. Kiến trúc này ngăn chặn việc mất dữ liệu do tắc nghẽn đến người sử dụng bằng cách giảm băng thông truyền tải sẵn có từ user đến mạng FR (UNI) tới tốc độ CIE xác định trước. Sự ngăn chặn tắc nghẽn này được sử dụng để thay cho việc cho phép user tiếp tục burst và đánh dấu DE các frames , chú ý rằng việc loại bỏ và truyền lại các frames là điều không tránh khỏi. Kiến trúc vòng đóng dùng để tránh tắc nghẽn và điều này là tốt hơn việc điều khiển tắc nghẽn . Ví dụ là thuật toán Foresight của StrataCom dùng để tăng, giảm dần dần sự lưu thông vào mạng. Điều này cho phép giảm việc đánh dấu DE các frames và đảm bảo việc hạn chế chễ end-to-end. Để hiểu rõ kiến trúc trên chúng ta sẽ xét một ví dụ trình bày trong hình dưới, ở đây FR CPE 1 đang giao thiệp với FR CPE 2 qua một mạng Frame Relay công cộng. CPE 1 có 64 kbps cổng mà được cung cấp một PVC đơn với 32 kbps CIR .Tốc độ CIR được cung cấp như nhau theo cả 2 hướng. Bây giờ giả sử burst CPE 1 có đủ dữ liệu tới CPE 2, nên nó có thể điền đầy mạch 56 kbps trong 10 giây. Trong thuật toán vòng đóng, lối vào chuyển mạch Frame Relay A tăng chậm băng thông cho user theo một lượng nhỏ (trong ví dụ này là 4kbps). User có thể sử dụng toàn bộ 64 kbps băng thông của cổng, nhưng chuyển mạch FR chỉ tăng băng thông theo một lượng rất nhỏ để đảm bảo rằng tất cả những frames đã được chấp nhận có thể đến được đích. (chuyển mạch C). Khi tắc nghẽn bắt đầu xuất hiện trên kết nối B-C ở khoảng thời gian thứ 4 thì chuyển mạch B sẽ gửi một khuyến cáo về tình trạng tắc nghẽn tới chuyển mạch A thì chuyển mạch A (sau đó một khoảng thời gian) sẽ bắt đầu giảm thông lượng của CPE 1. Nếu tắc nghẽn tiếp tục tăng đột ngột thì dòng lưu thông của CPE 1 sẽ tiếp tục giảm xuống cho đến khi nó đạt được tốc độ không nhỏ hơn tốc độ CIR bảo đảm của 32 kbps. Lưu ý rằng phần ô có kích thước cố định ở đầu được sử dụng để gửi các thông báo về tình trạng tắc nghẽn ở cổng và trên các đường truyền giữa các chuyển mạch. Điều đó cũng bị ảnh hưởng bởi môi trường vòng đóng mà trong đó mỗi chuyển mạch biết về trạng thái tắc nghẽn của các chuyển mạch khác trong mạng. Phương pháp này cho phép các nhà cung cấp FR đạt được việc sử dụng tài nguyên mạng nhiều hơn phương pháp vòng mở , bên cạnh đó nó còn cho phép tăng dung lượng một cách dễ dàng. Đối với user no thực hiện một vòng đóng và mức trễ có thể dự đoán được QoS. Điều này rất tốt cho các lưu thông với tốc độ bít không đổi (CBR) Ví dụ thuật toán vòng đóng 5.3. FR trên một backbone chuyển mạch ô Khi các frames được phân đoạn thành các ô và truyền đi ngay sau khi nó có đủ dữ liệu để truyền vào một ô thì trễ end-to-end có thể bị giảm. Do đó các chuyển mạch Frame Relay không phải đợi cho đến khi toàn bộ frame được đọc vào trong các buffer trước khi chia thành các ô và truyền đi. Trễ dây truyền cũng giảm. Không cần quan tâm về các ô ở đầu khi so sánh với các frame, hầu hết các nhà cung cấp sẽ thiết kế backbone của họ hoặc cung cấp các kênh DS3 ở một mức tối thiểu. 5.4. Các vùng đệm vào/ra Một số chuyển mạch FR sẽ lưu trữ dữ liệu (frames) mà vượt quá CIR vào trong những buffer vào lớn. Những buffer này sẽ truyền dữ liệu khi tắc nghẽn đã bị xoá hoặc khi băng thông nằm trong giá trị CIR định nghĩa sẵn. Điều đó có thể gây ra lượng biên trễ nếu CIR bị vượt quá tốc độ cho phép và lưu thông trên mạng bị khoá. Nhưng trong nhiều trường hợp trễ này có thể chấp nhận được đối với các giao thức end-transport, khi chúng không cần phải tìm kiếm những gói bị lỗi để đánh dấu DE. 6. Các vấn đề thiết kế truy cập 6.1. Các thiết bị truy cập mạng Hiện nay có rất nhiều thiết bị có thể dùng để truy cập mạng Frame Relay . Những thiết bị thường dùng bao gồm : bridge, router, gateway, FRADs, multiplexer và thậm chí cả những chuyển mạch tiếng nói (voice switch). Trong hầu hết các thiết bị này các giao thức chuyển đổi, xử lý và chuyển mạch được thực hiện thông qua phần mềm. Vì thế có thể làm cho các thiết bị có sẵn trên thị trường tương thích với Frame Relay bằng phần mềm. Với giải pháp này bạn chỉ cần đầu tư tối thiểu là có thể nâng cấp lên FR . Tuy nhiên cũng cần lưu ý, kích thước phần cứng bị ảnh hưởng cơ bản là do số lượng cổng truy nhập hay truy xuất thường không biểu thị gì về tính năng nó được cung cấp cả. Còn về phần mềm thì các nhà cung cấp mỗi năm cho ra 3 đến 4 phiên bản chính và từ 15 đến 20 chấm để nâng cấp và sửa lỗi cho mỗi phiên bản. 6.2. Thiết bị truy cập mạng FR (FRAD) Có một thiết bị duy nhất cho mạng Frame Relay đóng vai trò như PAD trong mạng chuyển mạch gói đó là FR access device hay Assemble- Disassemble (FRAD). Hình dưới chỉ ra 1 FRAD có thể tổng hợp thông tin từ tất rất nhiều thiết bị mạng (từ SNA/SDLC, bisynchronous (BSC), asynchronous, X25 tới các thiết bị đầu cuối 2780/3780 RJE, máy chủ và các thành phần khác của mạng ) rồi chuyển vào 1 mạch truy cập FR đơn. FRAD thực hiện chức năng đóng gói, thay thế giao thức user vào trong một khung FR . FRAD cung cấp một khả năng kết nối tới một chuyển mạch riêng hay công cộng của mạng FR . Tốc độ truy cập bằng DS0, FT1, hoặc T1. Một FRAD cũng có thể cung cấp một giao diện cho các giao thức của mạng LAN như Token Ring hoặc Ethenet. FRAD có khả năng vận chuyển thông tin của mạng LAN và SNA qua một giao diện hoặc mạch truy cập mạng thậm chí có thể bắt chước hay mô phỏng một vài cấp độcủa PU4/PU5. Ví dụ kết nối sử dụng FRAD FRAD có thể thực hiện ở một mức độ nào đó việc kiểm soát tắc nghẽn bên ngoài mạng FR thông qua kỹ thuật SDLC . Bằng cách tạo ra và báo nhận các phiếu thăm dò từ các phiên riêng tư, FRAD có thể giảm hoặc dập tắt hẳn việc thăm dò đang chuyển qua giao diện FR và như vậy giảm đáng kể tắc nghẽn gây ra bởi việc thăm dò mỗi phiên. Việc chuyển đổi từ các thành phần mạng thông thường sang cấu hình FRAD có thể cho phép bạn giữ được cơ sở hạ tầng cũ . Điều này duy trì được rất nhiều sự đầu tư của bạn và tối thiểu hoá sự thay đổi đối với users FRAD có các ưu điểm : - PCE thay đổi rất it hoặc không thay đổi - Giảm thiểu các đòi hỏi để có thể truy nhập FR - Cho phép một vài FEP và tình năng cluster-controller - Hoạt động như một thiết bị dịch và tập trung giao thức - Thuận tiện cho giao tiếp nhiều giao thức 6.3 Dial Access và Dial Backup Nhiều mạng có những người sử dụng yêu cầu truy cập động tới các tài nguyên của các đoàn thể. Khi đó họ sẽ cần một kết nối động từ một site ở xa bất kỳ khi nào, nơi đâu mà họ cần. Khi đó Dial Access và Dial Backup chính là giải pháp cho vấn đề trên. Dial access cung cấp khả năng quay số tới một thiết bị mạng chuyên dụng như chuyển mạch FR và terminal server như trong hình dưới. Khi sự truy cập được yêu cầu, FRAD của người dùng sử dụng POTS đề quay số tới cổng chuyển mạch FR trong một dịch vụ mạng Frame Relay . Một khi liên kết được thành lập, dữ liệu sẽ được truyền. Khi không còn yêu cầu giao tiếp dữ liệu thì liên kết sẽ kết thúc. Dial Access to FR Dial backup được sử dụng như một giải pháp dự phòng cho phép một site từ xa quay số kêt nối khi 1 liên kết Dial access bị trục trặc. Dial backup có thể được khởi tạo bên ngoài mạng FR hoặc có thể được cung cấp tới một chuyển mạch FR bên trong mạng Frame Relay công cộng. Hình sau trình bày một ví dụ về một Dial backup bên ngoài mạng FR . Tất cả các Frame Relay CPE ở các site từ xa nên có một vài dạng của Dial access sử dụng modem ngoài Dial Backup with Frame Relay Hình dưới trình bày một ví dụ về Dial backup được cung cấp tới một chuyển mạch FR trong mạng Frame Relay công cộng, ở đây site từ xa quay một số phone cục bộ để truy cập một cổng trên chuyền mạch FR 2. Chuyển mạch FR 2 đã định nghĩa các PVCs tĩnh mà được chỉ định cho mỗi user khi họ quay số vào chuyển mạch trong khoảng thời gian của cuộc gọi. Khi cuộc gọi kết thúc, PVC hoặc SVC sẽ bị cắt. Và user khác có thể quay số và truy cập cùng VC như vậy. Dial Backup into FR Network Có 3 dạng quay số truy cập hiện nay: - Quay số tuần tự chuẩn (hầu hết là 14.4 kbps hay 28.8 kbps) - Chuyển mạch số 56 và T1 - ISDN số (BRI và PRI) Các giao thức quay số truy cập thường dùng bao gồm : - PPP - SLIP - TCP/IP - X.25 - Asynchronous (Telnet) 7. Các vấn đề về thiết kế hiệu năng Giải pháp hiệu năng đầu tiên nên được xây dựng đối với mạng truyền cáp quang và kĩ thuật số sử dụng các dịch vụ frame relay. Bởi vì frame relay không cung cấp các dịch vụ lớp 3 OSI như trong X.25 nên mạng truyền tin nên có các đặc tính về hiệu năng sao cho có thể giảm thiểu các lỗi hoặc không có lỗi. Các tham số lõi của lớp liên kết định nghĩa các điều khiển ảnh hưởng lớn nhất đến hiệu năng bên trong mạng. Nếu kích thước cửa sổ cực đại được đặt quá thấp có thể ảnh hưởng đến hiệu năng và làm giảm giá trị throughput.Throughput là một tham số khác có thể được đặt để kể đến không có nhiều vận tải hơn những gì có thể được điều khiển bởi mạng, bởi vậy tốt hơn hết là trao cho các người dùng trách nhiệm quản lý lớp throughput chứ không nên để cho hiệu năng mạng thấp điều khiển nó. 7.1. Các frames bị mất và tỉ lệ lỗi truyền. Các lỗi bit cũng gây các thiệt hại giống như khi tắc nghẽn. Khi lỗi bit xảy ra thì các frames lỗi sẽ bị loại bỏ và được truyền lại, điều này có thể làm tăng trễ và tắc nghẽn mạng. Đồng thời mạng lại cần các giao thức truyền mức cao hơn để thực hiện việc phục hỗi mạng. Điều này giải thích tại sao các điều kiện truyền nghèo nàn trên mạng frame relay lại ảnh hưởng tồi tệ đến mạng, làm cho việc truyền lại dữ liệu được thực hiện quá nhiều. Điều kiện truyền tốt, chẳng hạn các cáp sợi quang với tỉ lệ lỗi là 10-13 là được xem là lí tưởng, đem lại hiệu năng cao nhất. Có hai cách tính hiệu năng được định nghĩa trong ANSI T1.606-1990. Công thức thứ nhất là tỉ lệ lỗi dư (RER) được định nghĩa là phần trăm tổng số FPDUs được truyền với tổng số FPDUs hợp lệ được phân phối giữa 2 biên. Công thức: 1-=RER Công thức thứ hai là số frames bị mất giữa 2 biên trong một khoảng thời gian cho trước, thường là số frames bị mất trong một giây. 7.2. Trễ truyền Trễ truyền xảy ra khi dữ liệu đang được truyền, nó thường phụ thuộc điều kiện truyền của mạng, xấp xỉ 8ms/1000 dặm. 7.3. Trễ Transmission Transit Bởi vì kích cỡ frame có thể thay đổi nên tổng cộng trễ truyền cũng thay đổi. Cả âm thanh và video nén đều không chấp nhận trễ nên frame relay không phải là một cơ chế tốt cho việc truyền các loại dữ liệu này. Tất cả các ứng dụng dùng frame relay đều phải có khả năng chấp nhận trễ truyền cũng như việc truyền lại dữ liệu. Sự thay đối trong trễ end-to-end được xem như là jitter. Biện pháp chính đo lường hiệu năng của frame relay là transit delay được định nghĩa trong ANSI T1.606-1990. Nó cũng được xem như là end-to-end latency. Latency định nghĩa transit delay của một FPDU là khoảng thời gian từ khi bit đầu tiên được truyền qua biên thứ nhất (transmit) cho đến khi bit cuối cùng được truyền qua biên còn lại (receive). Công thức: ttransit delay = ttransmit - treceive 7.4. Trễ gói, trễ nối tiếp và trễ hàng đợi. Xếp hàng trong một mạng frame relay trở thành một chức năng của các bộ đệm thiết bị mạng có nhiệm vụ xử lý các frames. Nếu so sánh với chuyển mạch gói X.25 thì ở đây có ít xếp hàng hơn nhiều. Nên nhớ rằng giao thức frame relay được thiết kế là để loại bỏ các frames và cảnh báo cho các thiết bị gửi và nhận biết khi có các điều kiện tắc nghẽn xảy ra. Một số nhà cung cấp đã sử dụng một số bộ đệm như là những thiết bị xếp hàng trong một khoảng thời gian ngắn, nhưng điều này cũng chỉ giới hạn được đến mili giây. Trễ cũng xảy ra khi một thiết bị chuyển mạch FR phải đọc vào các bộ đệm vào toàn bộ frame FR và kiểm tra CRC trước khi nó được chuyển tới chuyển mạch khác. Điều này được gọi là trễ lần lượt (serialization). Trễ cũng có thể xảy ra trong các bộ đệm trong quá trình xử lý xếp hàng (toàn bộ frame được đọc vào bộ đệm vào nhưng phải bị giữ lại cho đến khi băng thông rỗi để truyền frame qua mạng). Nếu bị sử dụng không đúng thì lượng lớn các trễ lần lượt và trễ hàng đợi có thể gây thiệt hại rất lớn cho việc vận chuyển hướng phiên (session-oriented traffic). Nếu mạng đòi hỏi thêm việc xếp hàng thì chúng nên được thực hiện bởi các thiết bị người dùng chẳng hạn như Packet Assembler/Deassembler (PAD) và Frame Relay Assembler/Deassembler hoặc Access Device (FRAD). Trễ gói có thể được tìm thấy trong những thiết bị loại này, trễ thường xảy ra trong khi đợi việc điền đầy dữ liệu vào một frame FR. Khi mà hàng đợi đã đầy thì thì thiết bị frame relay sẽ bắt đầu huỷ dữ liệu, ngay cả khi dữ liệu chưa được đưa vào mạng. Thứ tự huỷ dữ liệu có thể được quản lý theo nhiều cách, chẳng hạn bởi bit DE, các cấu hình phần cứng hay là các cờ .... 7.5. Overhead và Throughput Như đã đề cập ở phần trước, có rất ít overhead khi dùng frame relay, phần trăm overhead giảm khi mà kích thước frame tăng. Điều này là nhờ có sự có mặt của các dịch vụ end-to-end được cung cấp bởi các giao thức mức cao hơn trong các thiết bị cuối. Việc loại bỏ các overhead không cần thiết sẽ làm tăng hiệu năng, nhờ vậy sẽ có nhiều thông tin hơn được truyền thông qua kênh vật lý. Kích thước frame được chấp nhận bởi mạng càng lớn thì throughput càng lớn. Throughput có thể được tính toán dựa vào số bits dữ liệu được truyền thành công từ biên này sang biên khác trong một đơn vị thời gian. 7.6. Định kích thước cửa sổ và ảnh hưởng của chúng lên các giao thức mức cao hơn. Hiệu năng của các giao thức mức cao hơn hầu như sẽ bị ảnh hưởng khi một người dùng chuyển từ sử dụng đường truyền riêng sang các mạch frame relay. Frame relay không chỉ tăng trễ mà còn ảnh hưởng xấu đến các giao thức mức cao hơn và cách thức truyền thông của chúng. Bởi vì trễ có thể tăng quá mức hoặc bị thay đổi nên các ứng dụng hướng phiên có thể bị time-out. Việc loại bỏ các frame quá mức của việc vận tải DE có thể gây ra các ảnh hưởng tương tự. Các giao thức có đòi hỏi việc trả lời của các packet được truyền đi, chẳng hạn như Novell IPX, có thể có hiệu năng hết sức tồi tệ đối với những dịch vụ có tỉ lệ huỷ bỏ vận tải DE cao. Trong trường hợp này các NLMs (Network Loadable Modules) được thiết kế để cho phép người dùng “chỉnh” mạng của họ để có được một hiệu năng frame relay tốt hơn. Ví dụ: tăng kích thước cửa sổ, tăng kích cỡ gói, hoặc tăng trễ time-out. Trước khi chuyển sang frame relay hãy hỏi các nhà cung cấp giao thức mạng WAN của bạn về những gì bạn có thể mong đợi và bạn cần chỉnh những gì để có được hiệu năng mạng tối ưu. 7.7. Buffering và Throughput trong quá trình tắc nghẽn Có thể xảy ra 2 trường hợp thắt cổ chai: tắc nghẽn mạng khi một nút mạng nhận nhiều frame hơn khả năng xử lý của nó hoặc khi nó truyền nhiều frame hơn khả năng nhận của mạng, trong cả 2 trường hợp thì tất cả các bộ đệm đều bị đầy. Khi thông tin tràn vùng đệm thì các gói sẽ bắt đầu bị huỷ. Việc xử lý tắc nghẽn được dành cho các lớp mạng. Đây là một lý do khác cho các giao thức truyền ứng dụng thông minh. Mạng sẽ dựa vào các giao thức mức cao hơn này, chẳng hạn TCP và lớp 4 Transport OSI, để thực hiện việc truyền lại các dữ liệu đã bị huỷ. Việc tắc nghẽn tăng ảnh hưởng tiêu cực trực tiếp đến throughput. Bởi vậy việc cho phép các bursts duy trì liên tục trên CIR và việc huỷ dữ liệu dựa trên các cấu hình DE đi đôi với các kích thước frame cực đại là có hại lớn nhất cho throughput trong thời kỳ mất frame hoặc tắc nghẽn. 8. Giá cả và tốc độ Tốc độ và giá cả đóng một vai trò quan trọng đối với sự thành công hay thất bại của hầu hết các dịch vụ mạng công cộng. FR cũng không phải là ngoại lệ. Một trong những tiêu chuẩn mua quan trọng nhất đối với dịch vụ FR là giá cả. Các dịch vụ FR không những phải cạnh tranh nhau về giá cả mà còn cả về các công nghệ. ở phần sau sẽ liệt kê các thành phần giá cả và các tuỳ chọn dịch vụ. Tốc độ truy cập cổng tăng hay tốc độ CIR tăng sẽ kéo theo giá cả tăng. Chi phí toàn bộ mà mỗi người dùng phải trả sẽ giảm nếu số lượng các PVCS tăng. Số lượng PVCS và các meshing càng tăng thì càng tiết kiệm được chi phí. 8.1. Các yếu tố trong việc định giá FR. Việc định giá FR tốc độ cố định có thể có nhiều yếu tố. Sau đây sẽ là một số yếu tố điển hình: - Chi phí kết thúc kênh, được gọi là “chan terms” dựa trên tốc độ mạch truy cập FR và thỉnh thoảng dựa trên dung lượng thông tin (mileage) - Chi phí giá sàn mỗi PVC, chi phí mỗi PVC dựa trên CIR, hoặc giá dựa trên lượng thông tin mỗi PVC. - Chi phí cổng định kì hàng tháng dựa trên tốc độ mạch truy cập vật lý Việc định giá FR tốc độ thay đổi có các yếu tố sau: - Chi phí sử dụng dựa trên số kilobytes hoặc kiloframes nhận được - Tốc độ thay đổi của SVC dựa trên khoảng cách và việc sử dụng ở mỗi cuộc gọi Ngoài ra còn có các tuỳ chọn định giá khác gồm: - Định giá theo một hướng duy nhất - Chi phí cho việc thay đổi tốc độ PVC và thêm các PVCs/SVCs Một số nhà cung cấp bỏ qua tốc độ CIR và cho phép người dùng gộp các tốc độ CIR vào tất cả các PVCs, miễn là tốc độ phối hợp của chúng không vượt quá tốc độ cổng. Việc định giá FR theo khu vực quốc tế cũng tương tự như việc định giá theo nội địa ngoại trừ một số ngoại lệ. Việc định giá cho hầu hết các mạng frame relay quốc tế thường không phụ thuộc vào dung lượng truy cập. Thực tế nó còn rẻ hơn chi phí nội địa ở cùng một tốc độ truy cập. Thường người ta áp dụng một chi phí cố định hàng tháng cho mỗi PVC. Ví dụ, nếu số lượng PVC từ 5 trở xuống thì chi phí hàng tháng cho mỗi PVC là 5$, từ 6 đến 10 PVC là 3$, và 1$ cho mỗi PVC nếu số PVC lớn hơn 10. 8.2. Đặt ra các mức giá hay không? Trong lịch sử, tất cả các dịch vụ frame relay non-LEC đều không được tự định đoạt các mức giá mà phải thông qua các mức định giá công cộng. Một số các hình thức định giá công khai các mức giá của mình, trong khi đó một số khác giữ bí mật và chỉ cho biết mức giá sau khi đã thoả thuận việc lắp đặt. 8.3. Định giá dựa vào mức sử dụng, một sự lựa chọn đúng đắn? Khi nào thì bạn nghĩ đến việc định giá dựa vào mức sử dụng. Đó là khi: - Hiểu các luồng và các mô hình truyền tải của bạn - Hiểu đầy đủ các hoạt động giao thức của bạn - Có một thiết kế mạng tương đối tĩnh (ít thay đổi) Không nên cân nhắc việc định giá dựa vào mức sử dụng khi: - Không biết tải vận chuyển cao nhất và/hoặc trung bình. - Bạn không hiểu các giao thức WAN hoặc LAN và các kích cỡ cửa sổ của bạn. Đối với nhiều người dùng, việc triển khai frame relay nên được giới hạn và nên dựa trên giá cố định. Điều này cho phép người dùng hiểu rõ hơn về các mô hình truyền tải của mình. Khi các mô hình này đã được biết rõ thì người dùng có thể quyết định việc triển khai rộng rãi frame relay và cân nhắc đến việc định giá dựa vào mức sử dụng. Sau đây là một số hướng dẫn cho việc so sánh giữa định giá cố định và định giá dựa vào mức sử dụng: - Sự đơn giản hay phức tạp trong việc định giá phải phù hợp với kiến thức của bạn về các mẫu giao thức và truyền tải mạng. - Bạn càng hiểu rõ về truyền tải của mình thì bạn càng dễ dàng trong việc lựa chọn các hình thức định giá. - Việc định giá sàn đối với những mạng không nhạy cảm với dung lượng truy nhập là hình thức phổ biến nhất. - Việc định giá sàn có thể giúp dự đoán chi phí cố định hàng tháng cho các mục đích đã định trước, trong khi đó việc định giá mức sử dụng cần nhiều chi tiết hơn và có thể thay đổi từ tháng này qua tháng khác. - Định giá mức sử dụng có thể ít hơn giá cố định – tìm điểm hoà vốn và quyết định cái nào rẻ hơn. Cần phải hết sức cẩn thận khi định giá dựa trên mức sử dụng. Một vài người dùng của các dịch vụ này đã phải trả một khoản chi phí hàng tháng cao hơn nhiều so với chi phí sàn hoặc ngay cả có một đường thuê riêng. 8.4. Hướng dẫn định giá Trong phần trước đã so sánh việc định giá bởi nhà cung cấp, nhưng bởi vì việc định giá FR thay đổi từng ngày và cấu trúc định giá cũng khác biệt giữa các nhà cung cấp nên tốt hơn hết là chúng ta nghiên cứu thử xem loại định giá nào là tốt nhất. Yêu cầu nhà cung cấp đưa ra 2 mức giá ứng với 2 quy mô mạng (mạng hiện tại của bạn trong khoảng thời gian ngắn 1 năm và mạng dự định trong tương lai trong khảng thời gian 2 đến 3 năm). Xác định cụ thể cổng, PVC, CIR và những vị trí bạn muốn. Các nhà cung cấp mạng công cộng FR hàng đầu gồm AT&T, MCI, Sprint và Wolrdcom. Một số thông tin cần từ các nhà cung cấp mạng FR bao gồm: - Định giá sàn, định giá dựa trên sử dụng, hoặc cả hai. - Họ có thể giúp mình cài đặt nhiệt tình hay không ? - Các PVCs sẽ được cung cấp và cài đặt như thế nào? - Chế độ bảo dưỡng của họ như thế nào ? - Các điểm mềm dẻo về giá cả là gì? Hình dưới chỉ ra các khái niệm cơ bản về tính mềm dẻo của giá cả. Có một điểm hoà vốn đó là số kbytes nhận được hàng tháng sao cho chi phí phải trả cho mức cước cố định bằng chi phí trả cho mức cước dựa vào sử dụng. Nếu sử dụng ít hơn điểm hoà vốn này thì mức cước cố định sẽ đắt hơn, còn nếu sử dụng nhiều hơn thì sẽ rẻ hơn. Usage Pricing Minimum Usage Pricing with Cap=100% of Fixed Usage Pricing with Cap=120% of Fixed Cost Fixed CIR Price Actual Utilization for FR Circuit Break-even for fixed to Usage Pricing Frame Relay Price Elasticity. 8.5. Zero CIR. Zero CIR cũng giống như đánh cuộc trong trò chơi xúc xắc. Bạn không được đảm bảo bất cứ cái gì, nhưng lại có cơ hội có được toàn bộ tốc độ cổng. Bạn không những phải cạnh tranh với các Zero CIR PVCs khác trên cổng truy cập FR của bạn mà còn phải cạnh tranh với tất cả các vận tải DE-marked bên trong mạng FR. Dịch vụ này làm việc tốt cho các vận tải non-time sensitive và vận tải non-mission-critical. Giá cả thường rẻ, nhưng như người ta thường nói rằng: “Bạn sẽ nhận được bằng với những gì bạn đã trả”. Thiết kế điển hình cho các hệ thống vận tải lớn hoặc được sử dụng nhiều là một CIR cao hơn. Với các vị trí từ xa hoặc nhỏ hơn với lượng sử dụng trung bình thấp hơn thường đòi hỏi các tốc độ CIR thấp hơn. Zero CIR thường được sử dụng cho các vận tải có lượng sử dụng thấp, các vận tải non-mission-critical hoặc non-time sensitive. 8.6. Xây dựng hay là mua. Thỉnh thoảng trong qúa trình định giá một mạng FR bạn sẽ cân nhắc đến khả năng xây dựng để tránh việc phải mua. Bạn đã bao giờ mua dịch vụ FR của bạn từ một nhà cung cấp mạng hay tự xây một mạng FR chưa? Nhiều chương có thể được viết để phân tích về vấn đề này nhưng câu hỏi quan trọng hơn hết được đặt ra là: bạn có khả năng thật sự về xây dựng, cài đặt và quản lý một mạng FR hay không? Nếu câu trả lời là “không” thì tốt hơn hết là bạn nên mua một dịch vụ FR công cộng. Kết luận chung Qua qúa trình làm việc để hoàn thành đồ án, chúng ta đã hiểu thêm về vai trò của các dịch vụ dữ liệu nói chung và dịch vụ Frame Relay nói riêng trong quá trình phân tích và thiết kế một mạng máy tính cũng như phạm vi ứng dụng của các dịch vụ này trong thực tế. Tuy đồ án mới chỉ thực hiện nghiên cứu ở một khía cạnh rất nhỏ trong phạm vi các dịch vụ dữ liệu cũng như trong thiết kế tổng thể một mạng máy tính, nhưng qua đó, chúng em đã rút ra được những khái niệm cơ bản cũng như những kinh nghiệm quý báu về ngành học mới mẻ này. Đó chính là những kiến thức giúp chúng em có thể hiểu bài học một cách sâu sắc và toàn diện hơn. Hà Nội, tháng 11- 2002 Những người thực hiện Tài liệu tham khảo [1]. Bài giảng môn Kỹ thuật mạng. Thầy Nguyễn Kim Khánh. [2]. Giáo trình hệ thống mạng máy tính CCNA (Học kỳ I). Nguyễn Hồng Sơn (Chủ biên). NXB Giáo dục. [3]. Data Network Design. Darren L.Spohn.