Introducción Frame Relay

Frame Relay (o Frame-mode Bearer Service) es una técnica de comunicación mediante retransmisión de tramas para redes de circuito virtual, introducida por la ITU-T a partir de la recomendación I.122 de 1988. Consiste en una forma simplificada de tecnología de conmutación de paquetes que transmite una variedad de tamaños de tramas o marcos (“frames”) para datos, perfecto para la transmisión de grandes cantidades de datos.

La técnica Frame Relay se utiliza para un servicio de transmisión de voz y datos a alta velocidad que permite la interconexión de redes de área local separadas geográficamente a un coste menor.

Funcionamiento de Frame Relay

Frame Relay proporciona conexiones entre usuarios a través de una red pública, del mismo modo que lo haría una red privada punto a punto, esto quiere decir que es orientado a la conexión.

Las conexiones pueden ser del tipo permanente, (PVC, Permanent Virtual Circuit) o conmutadas (SVC, Switched Virtual Circuit). Por ahora sólo se utiliza la permanente. De hecho, su gran ventaja es la de reemplazar las líneas privadas por un sólo enlace a la red.

Al contratar un servicio Frame Relay, contratamos un ancho de banda determinado en un tiempo determinado. A este ancho de banda se le conoce como CIR (Commited Information Rate). Esta velocidad, surge de la división de Bc (Committed Burst), entre Tc (el intervalo de tiempo). No obstante, una de las características de Frame Relay es su capacidad para adaptarse a las necesidades de las aplicaciones, pudiendo usar una mayor velocidad de la contratada en momentos puntuales, adaptándose muy bien al tráfico en ráfagas. Aunque la media de tráfico en el intervalo Tc no deberá superar la cantidad estipulada Bc.

Estos bits de Bc serán enviados de forma transparente. No obstante, cabe la posibilidad de transmitir por encima del CIR contratado, mediante los Be (Excess Burst). Estos datos que superan lo contratado, serán enviados en modo best-effort, activándose el bit DE de estas tramas, con lo que serán las primeras en ser descartadas en caso de congestión en algún nodo.

Como se observa en la imagen, las tramas que superen la cantidad de Bc+Be en el intervalo, serán descartadas directamente sin llegar a entrar en la red, sin embargo las que superan la cantidad Bc pero no Bc+Be se marcan como descartables (DE=1) para ser estas las primeras en ser eliminadas en caso de congestión.

Para realizar control de congestión de la red, Frame Relay activa unos bits, que se llaman FECN (forward explicit congestion notification), BECN (backward explicit congestion notification) y DE (Discard Eligibility). Para ello utiliza el protocolo LAPF, un protocolo de nivel de enlace que mejora al protocolo LAPD.

FECN se activa, o lo que es lo mismo, se pone en 1, cuando hay congestión en el mismo sentido que va la trama.

BECN se activa cuando hay congestión en el sentido opuesto a la transmisión. DE igual a 1 indica que la trama será descartable en cuanto haya congestión. Se utiliza el llamado Algoritmo del Cubo Agujereado, de forma que se simulan 2 cubos con un agujero en el fondo: Por el primero de ellos pasan las tramas con un tráfico inferior a CIR, el que supera este límite pasa al segundo cubo, por el que pasará el tráfico inferior a CIR+EIR (y que tendrán DE=1). El que supera este segundo cubo es descartado.

Por otro lado, no lleva a cabo ningún tipo de control de errores o flujo, ya que delega ese tipo de responsabilidades en capas superiores, obteniendo como resultado una notable reducción del tráfico en la red, aumentando significativamente su rendimiento. Esta delegación de responsabilidades también conlleva otra consecuencia, y es la reducción del tamaño de su cabecera, necesitando de menor tiempo de proceso en los nodos de la red y consiguiendo de nuevo una mayor eficiencia. Esta delegación de control de errores en capas superiores es debido a que Frame Relay trabaja bajo redes digitales en las cuales la probabilidad de error es muy baja.

Aplicaciones y ventajas de Frame Relay

• Reducción de complejidad en la red. Elecciones virtuales múltiples son capaces de compartir la misma línea de acceso.
• Equipo a costo reducido. Se reduce las necesidades de “hardware” y el procesamiento simplificado ofrece un menor coste.
• Mejora del desempeño y del tiempo de respuesta.
• Mayor disponibilidad en la red. Las conexiones a la red pueden redirigirse automáticamente a diversos cursos cuando ocurre un error.
• Se pueden utilizar procedimientos de Calidad de Servicio (QoS) basados en el funcionamiento Frame Relay.
• Tarifa fija. Los precios no son sensibles a la distancia, lo que significa que los clientes no son penalizados por conexiones a largas distancias.
• Mayor flexibilidad. Las conexiones son definidas por los programas. Los cambios hechos a la red son más rápidos y a menor coste si se comparan con otros servicios.
• Ofrece mayores velocidades y rendimiento, a la vez que provee la eficiencia de ancho de banda que viene como resultado de los múltiples circuitos virtuales que comparten un puerto de una sola línea.
• Los servicios de Frame Relay son fiables y de alto rendimiento. Son un método económico de enviar datos, convirtiéndolo en una alternativa a las líneas dedicadas.
• El Frame Relay es ideal para usuarios que necesitan una conexión de mediana o alta velocidad para mantener un tráfico de datos entre localidades múltiples y distantes .
• Opcionales WEB, Libros virtuales: redes...

Desventajas de Frame Relay

• Sólo ha sido definido para velocidades de hasta 1,544/2,048 Mbps.
• No soporta aplicaciones sensibles al tiempo, al menos de forma estándar.
• No garantiza la entrega de los datos.

Frame Relay constituye un método de comunicación orientado a paquetes para la conexión de sistemas informáticos. Se utiliza principalmente para la interconexión de redes de área local (LANs, local area networks) y redes de área extensa (WANs, wide area networks) sobre redes públicas o privadas. La mayoría de compañías públicas de telecomunicaciones ofrecen los servicios Frame Relay como una forma de establecer conexiones virtuales de área extensa que ofrezcan unas prestaciones relativamente altas. Frame Relay es una interfaz de usuario dentro de una red de conmutación de paquetes de área extensa, que típicamente ofrece un ancho de banda comprendida en el rango de 56 kbit/s y 1.544 Mbit/s. Frame Relay se originó a partir de las interfaces ISND y se propuso como estándar al Comité consultivo internacional para telegrafía y telefonía (CCITT) en 1984. El comité de normalización T1S1 de los Estados Unidos, acreditado por el Instituto americano de normalización (ANSI), realizó parte del trabajo preliminar sobre Frame Relay.

Noticias sobre Frame Relay

Esta empresa decidió utilizar el protocolo Red Frame Relay para crear la red Nexus que ofrece las características de esta tecnología y que optimiza la comunicación entre redes locales. Utiliza una infraestructura de transmisión de información sobre sistemas vía satélite y microondas.

Frame relay es un protocolo en el que la incorporación de voz fue aprobada por el Frame Relay Forum (entidad que rige todo lo concerniente al desarrollo de esta tecnología).

Estudios que se han realizado sobre las redes locales LAN han demostrado que la información que se transmite a través de un canal de comunicaciones o por una red WAN, ocurre en ráfagas y no de forma constante y uniforme.

Esto quiere decir que en gran parte del tiempo, la información que viaja por un canal dedicado es poca o nula, y permanece desocupado buena parte del tiempo. Al incorporar la tecnología frame relay se puede conseguir que el medio de transmisión se comparta entre otros servicios de la red al optimizar los recursos de esta manera.

Con el canal compartido, la tarifa mensual se ajusta a la velocidad promedio requerida por el cliente.

La disminución de los tiempos de puesta en marcha es otra característica. Por ejemplo, en caso de necesitar intercomunicar cuatro oficinas remotas, al utilizar la tecnología convencional se necesitan equipos que puedan soportar una conexión por cada destino y un servicio de telecomunicaciones para cada punto. El servicio de Americatel permite solo hacer una conexión a la red principal desde cada uno de los punto de origen y establecer circuitos virtuales (PVC).

Introducción SDH

SDH es un conjunto de protocolos de transmisión de datos. Se puede considerar como la revolución de los sistemas de transmisión, como consecuencia de la utilización de la fibra óptica como medio de transmisión, así como de la necesidad de sistemas más flexibles y que soporten anchos de banda elevados. La jerarquía SDH se desarrolló en EE. UU. bajo el nombre de SONET o ANSI T1X1 y posteriormente el CCITT (Hoy UIT-T) en 1989 publicó una serie de recomendaciones donde quedaba definida con el nombre de SDH.

Uno de los objetivos de esta jerarquía estaba en el proceso de adaptación del sistema PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy), ya que el nuevo sistema jerárquico se implantaría paulatinamente y debía convivir con la jerarquía plesiócrona instalada. Ésta es la razón por la que la ITU-T normalizó el proceso de transportar las antiguas tramas en la nueva. La trama básica de SDH es el STM-1 (Synchronous Transport Module level 1), con una velocidad de 155 Mbit/s.

Cada trama va encapsulada en un tipo especial de estructura denominado contenedor. Una vez encapsulados se añaden cabeceras de control que identifican el contenido de la estructura (el contenedor) y el conjunto, después de un proceso de multiplexación, se integra dentro de la estructura STM-1. Los niveles superiores se forman a partir de multiplexar a nivel de byte varias estructuras STM-1, dando lugar a los niveles STM-4,STM-16, STM-64 y STM-256.

Concepto de SDH

El estándar SDH parte de una señal de 155,520 Mbps denominada módulo de transporte síncrono de primer nivel o STM-1. La compatibilidad con PDH es garantizada mediante distintos contenedores: C-11 para señales de 1,5 Mbps, C-12 para 2 Mbps, C-2 para 6,3 y 8 Mbps, etc; como se muestra en la Figura 1. Los restantes STM-N se obtienen mediante el entrelazado de bytes de varias señales STM-1. En la actualidad se encuentran normalizados los valores de: STM-4 (622,08 Mbps), STM-16 (2.488,32 Mbps) y STM-64 (9.953,28 Mbps). En SONET, que puede considerarse un subconjunto de SDH, se parte de una velocidad de transmisión de 51,840 Mbps.

Frente a las estructuras malladas de las redes PDH, SDH apuesta por arquitecturas en anillo, constituidas por multiplexores de extracción e inserción de señales o ADMs (Add and Drop Multiplexers), unidos por 2 o 4 fibras ópticas. Los anillos permiten conseguir redes muy flexibles, pudiendo extraer señales tributarias del tráfico agregado en cualquiera de los nodos que conforman el anillo.

Dadas las altas velocidades transmitidas, la seguridad es un requisito a tener muy en cuenta en las redes de transporte. Se ha comprobado que se produce un corte anualmente por cada 300 Km de fibra instalados. La solución de protección 1+1 da lugar a los denominados anillos híbridos autoregenerables, en los cuales el tráfico se encamina simultáneamente por dos caminos, siendo recogido en el nodo destinatario. En caso de la caída de algún equipo intermedio o el corte de una fibra, el nodo destinatario conmutará al otro camino, lo cual es conseguido en menos de 50 ms.

Puesto que las tramas SDH incorporan información de gestión de los equipos, es posible tanto la gestión local como la centralizada de sus redes. Esta gestión se realiza a través de las interfaces Q definidas por el ITU. La gestión local atiende a un control descentrado de los distintos nodos, mediante sistemas de operación local. La centralizada, adecuada para entornos SDH puros sin PDH, se basa en el control de todos los nodos mediante un único sistema de operaciones central.

La flexibilidad en el transporte de señales digitales de todo tipo permite la provisión de todo tipo de servicios sobre una única red SDH: servicio de telefonía, provisión de redes alquiladas a usuarios privados, creación de redes MAN y WAN, servicio de videoconferencia, distribución de televisión por cable, etc.

En estos momentos los operadores de telecomunicaciones, tras varias pruebas piloto durante los primeros años de los noventa, están introduciendo masivamente sistemas SDH en sus redes.