Frame relay

Frame relay is een WAN-protocol dat instaat voor LAN-internetwerking. Het werkt op de fysieke en de datalaag van het OSI-model, om zo een snelle en efficiënte datatransmissie over een netwerk van switches en routers te ondersteunen. Het is gebaseerd op een packetswitchingtechnologie vergelijkbaar met X.25, die het mogelijk maakt om dynamisch het netwerkmedium en de bandbreedte te delen. Hiervoor wordt gebruikgemaakt van twee pakkettechnieken:

1. variabele lengte van het pakket
2. statistisch multiplexing

Virtual circuit switching

Frame relay is gebaseerd op virtuele circuits (VC). Virtuele circuits werken in twee richtingen (up en down) en ze zijn gedefinieerd aan de hand van softwaredatawegen tussen twee poorten die werken als een private lijn in een open netwerk. Er zijn twee typen frame-relayconnecties, switched virtuele circuits (SVC's) en permanent virtuele circuits (PVC's). PVC's worden het meeste gebruikt.

PVC

Permanent virtual circuits worden ingesteld door de netwerkoperator via een managementsysteem. PVC's kunnen worden gedefinieerd als een vaste virtuele verbinding tussen twee locaties of eindpunten in een netwerk. Nieuwe PVC's kunnen altijd worden toegevoegd wanneer er vraag is naar nieuwe locatiebandbreedte, alternatieve routing of wanneer een applicatie nieuwe poorten nodig heeft. PVC's hebben vaste paden. Deze paden zijn niet toegankelijk, maar "on-demand" of "call-by-call". Het pad door het netwerk kan in tijd veranderen door automatische re-routing. Het begin- en het eindpunt zullen nooit veranderen. Deze techniek wordt vooral gebruikt omdat het een goedkopere oplossing is voor duurdere gehuurde lijnen.

SVC

Switched virtual circuits zijn gebaseerd op "call-by-call"-basis. Bij het opstellen van een call-by-callverbinding wordt gebruikgemaakt van het SVC-protocol dat vergelijkbaar is met een normale telefoonlijn. De gebruikers moeten een adres opgeven waarmee ze willen verbinden, zoals bij een telefoon het nummer. Het toepassen van een SVC is complexer dan een PVC maar is wel overzichtelijker voor de eindgebruikers. Om een SVC-verbinding op te stellen, moet het netwerk eerst een verbinding tot stand brengen en de bandbreedte bepalen gebaseerd op de behoeften van de gebruiker. Het grote voordeel van SVC ten opzichte van PVC is het dynamisch toe te kennen gebruik van de bandbreedte en de mogelijkheid om een verbinding te maken met andere componenten uit de IT-infrastructuur.

Voordelen van frame relay

Frame relay is een alternatief voor gehuurde lijnen en X.25-protocol voor netwerkverbinding tussen LAN's via bridges en routers. De goede werking van frame relay wordt bepaald door twee factoren, te weten:

1. Virtuele lijnen verbruiken alleen maar bandbreedte wanneer ze data transporteren; hierdoor kunnen verschillende lijnen gelijktijdig bestaan. Aan elke lijn kan meer of minder bandbreedte worden toegewezen naargelang de behoefte.
2. De verbeterde betrouwbaarheid van de lijn en de verbeterde errorafhandeling aan het eindstation zorgen voor minder tijdverlies voor errorafhandeling.

Deze twee factoren maken frame relay een goede keuze voor datatransmissie.

Frame format

De frame-relaystructuur is gebaseerd op het LAPD-protocol. In de frame-relaystructuur is de frameheader aangepast, zodat het de datalink connection identifier (DLCI) bevat en congestion bit in plaats van de normale adres- en controlevelden. Deze nieuwe velden zijn twee bytes lang en hebben het volgende formaat:

Flag	2 byte header	Payload	FCS	Flag

De 2-byte header kan nog verder worden opgesplitst

Byte 1 Upper DLCI (6 bits long) C/R EA	Byte 2 Lower DLCI (4 bits long) FECN BECN DE EA

• Data link connection identifier (DLCI): een 10 bit groot nummer dat definieert waar het permanent virtual circuit (PVC) het pakket moet zenden. Switches maken gebruik van een DLCI-nummer om het pakket door een frame-relayverbinding te routeren. DLCI maakt het mogelijk om de data binnen een frame relay switch door te sturen over het gehele netwerk door gebruik te maken van drie stappen, te weten:

1. Controleer het frame door gebruik te maken frame check sequence (FCS), bij een fout wordt het frame verwijderd.
2. Controleer de DLCI-tabel; komt het niet voor in de tabel, dan wordt het frame verwijderd.
3. Relay richting het einddoel door het uit de poort te sturen die vermeld staat in de tabel.

• Command Response (C/R): Dit wordt door de applicatie bepaald.
• Extended Adres (AE): dit bit duidt het einde van een header field aan.
• Forward Explicit Congestion Notification (FECN):is een bit dat voor de ontvangende DTE aanduidt dat het pakket congestion (vertraging) heeft opgelopen.
• Backward Explicit Congestion Notification (BECN):is een bit dat voor de ontvangende DTE aanduidt dat een date en return pakket congestion kan oplopen.
• Discard Eligibility (DE):is een bit dat aanduidt dat het pakket een lage prioriteit heeft en bij een te grote congestion verwijderd mag worden.

Bronnen, noten en/of referenties

• Computer Networks - Andrew S.Tanenbaum
• Telecommunication Networks: Protocols, Modeling and Analysis - Mischa Schwartz
• Computer Networks Architecture and Protocols - Paul E.Green
• http://www.protocols.com/
• Cursus Luc Pieters, Hogeschool Antwerpen