Công nghệ Frame-Relay - ST - .:: HVAOnline ::.

English | Vietnamese

Rules

Main Forum

Portal

Member Listing

Statistics

Search

Reading Room
[Register]

Login [ | https ]

Forum Index

Thảo luận mạng và thiết bị mạng

Công nghệ Frame-Relay - ST

[Article] Công nghệ Frame-Relay - ST	28/06/2006 07:25:47 (+0700) \| #1 \| 1565

BigballVN
Elite Member

Joined: 12/06/2005 07:25:21
Messages: 610
Offline

Trong giai đoạn cuộc cách mạng về công nghệ thông tin và viễn thông đang diễn ra hiện nay, có rất nhiều phương thức đã được đưa ra thảo luận và thử nghiệm để xây dựng nền tảng mạng lưới cung cấp các dịch vụ truyền số liệu. Theo xu thế chung, tất cả các dịch vụ thoại và phi thoại dần dần sẽ tiến tới được sử dụng trên nền của mạng thông tin bǎng rộng tích hợp IBCN (Integrated Broadband Communacation Network). Trên cơ sở mạng IBCN, ngoài các dịch vụ truyền thống về thoại và truyền số liệu còn có thể cung cấp rất nhiều dịch vụ liên quan tới hình ảnh động và dịch vụ từ xa như: truyền hình chất lượng cao, hội thảo truyền hình, thư viện video, đào tạo tại nhà, video theo yêu cầu (video on demand),...

Quá trình tiến tới mạng IBCN hiện tại có thể xem như có hai con đường: Hướng thứ nhất là từ các mạng điện thoại tiến tới xây dựng mạng số đa dịch vụ tích hợp ISDN (Integrated Service Digital Network) rồi tiến tới BISDN hay IBCN. Hướng thứ hai là từ các mạng phi thoại tức là các mạng truyền số liệu tiến tới xây dựng các mạng chuyển khung (Frame-Relay) rồi mạng truyền dẫn không đồng bộ ATM (Asynchronous Transfer Mode) để làm nền tảng cho IBCN.

Hiện nay, ở Việt Nam mới có mạng truyền số liệu chuyển mạch gói theo tiêu chuẩn X.25 đang được khai thác. Mạng truyền số liệu theo công nghệ chuyển mạch gói chỉ có thể phục vụ cho các nhu cầu truyền số liệu tốc độ thấp (tối đa tới 128 Kbps) nhưng nó có tính an toàn cao, khắc phục được các yếu điểm của một mạng truyền dẫn chất lượng kém. Với các công nghệ truyền dẫn hiện nay, vấn đề nâng cấp chất lượng các đường truyền dẫn không còn quá phức tạp như trước kia. Vì vậy, chúng ta còn có thể chọn hướng phát triển là xây dựng mạng truyền số liệu theo công nghệ Frame-relay và tiến tới công nghệ ATM.

Mặt khác, với sự phát triển của công nghệ thông tin, nhu cầu kết nối các mạng LAN (Local Area Network) với nhau hay nói tổng quát hơn là nhu cầu thiết lập mạng truyền số liệu riêng với thông lượng cao trên cơ sở mạng truyền số liệu công cộng ở nước ta đang phát triển nhanh dẫn tới việc thiết kế kết nối mạng LAN với mạng LAN (LAN to LAN) trở thành nhu cầu cần thiết cho nhiều nơi.

Vì vậy trong bài này chúng tôi giới thiệu công nghệ Frame-Relay với những ưu điểm của nó như là một công nghệ sẽ được ứng dụng trên mạng truyền số liệu của Việt nam trong thời gian tới. Sau đó, sẽ trình bày một số ưu điểm chính của mạng truyền số liệu với công nghệ này.

Frame-Relay bắt đầu được đưa ra như tiêu chuẩn của một trong những giao thức truyền số liệu từ nǎm 1984 trong hội nghị của tổ chức liên minh viễn thông thế giới ITU-T (lúc đó gọi là CCITT - Consultative Commitee for International Telegraph and Telephone) và cũng được viện tiêu chuẩn quốc gia Mỹ ANSY (American National Standard Institute) đưa thành tiêu chuẩn của ANSY vào nǎm đó.

Mục tiêu chính của Frame-Relay cũng giống như của nhiều tiêu chuẩn khác, đó là tạo ra một giao diện chuẩn để kết nối thiết bị - của các nhà sản xuất thiết bị khác nhau - giữa người dùng và mạng UNI (User to Network Interface). Frame-Relay được thiết kế nhằm cung cấp dịch vụ chuyển khung nhanh cho các ứng dụng số liệu tương tự như X.25 hay ATM.

Theo số liệu của diễn đàn Frame-Relay thì nguyên nhân để người dùng chọn Frame-Relay là:

Kết nối LAN to LAN: 31%
Tạo mạng truyền ảnh: 31%
Tốc độ cao: 29%
Giá thành hợp lý: 24%
Dễ dùng, độ tin cậy cao: 16%
Xử lý giao dịch phân tán: 16%
Hội thảo video: 5%
Rõ ràng là các ứng dụng trên Frame-Relay đều sử dụng khả nǎng truyền số liệu tốc độ cao và cần đến dịch vụ bǎng tần rộng có tính đến khả nǎng bùng nổ lưu lượng (trafic bursty) mà ở các công nghệ cũ hơn như chuyển mạch kênh hay chuyển mạch gói không thể tạo ra.

Khuôn dạng gói dữ liệu Frame-Relay:
Do Frame-Relay được xây dựng bắt nguồn từ ý tưởng của HDLC (High Data Link Control) nên cấu trúc của gói tin Frame-Relay cũng tương tự như cấu trúc HDLC:

Flag Error check Data C&A Flag
<#### trail ####> <#### header ####>

Flag: Cờ
Error check: Trường kiểm tra lỗi
Data: Trường dữ liệu
C&A: Trường địa chỉ và điều khiển

Trong bài viết này, chúng tôi không trình bày lại toàn bộ các tham số và các thông tin về cấu trúc chi tiết của gói tin kiểu Frame-Relay mà chỉ tập trung vào các tham số tạo ra sự riêng biệt của công nghệ này để giải quyết các vấn đề quan trọng nhất trong việc xây dựng mạng truyền số liệu. Đó là các tham số liên quan đến việc xử lý tắc nghẽn và các tham số liên quan đến việc thiết lập các hình thức kênh logic để truyền số liệu.

Để thực hiện nhiệm vụ truyền số liệu, mạng Frame-Relay sẽ phải giải quyết vấn đề tắc nghẽn thông tin trên mạng, thực chất đây là vấn đề của tầng Mạng trong mô hình 7 tầng. Frame-Relay làm việc ở tầng Liên kết nhưng cũng phải giải quyết vấn đề này để đảm bảo khả nǎng lưu chuyển thông tin. Hầu hết các mạng truyền số liệu đều sử dụng kỹ thuật điều khiển luồng (flow-control) để giải quyết vấn đề tắc nghẽn. Có hai phương pháp được sử dụng khi xảy ra tắc nghẽn trong mạng: thông báo cho người dùng, router, chuyển mạch về sự cố tắc nghẽn xảy ra và thực hiện các công việc nhằm hiệu chỉnh luồng thông tin. Cả hai phương pháp này mạng Frame-Relay đều dùng đến các bit BECN (Backward Explicit Congestion Notification) và bit FECN (Forward Explicit Congestion Notification) trong trường điều khiển.

Bit FECN được thiết lập khi có tắc nghẽn để thông báo rằng thủ tục xử lý tắc nghẽn đã được khởi tạo, và tương ứng với lưu lượng bị nghẽn từ hướng của Frame có bit FECN tới.

Ngược lại, bit BECN cũng được thiết lập khi có tắc nghẽn để thông báo rằng thủ tục xử lý nghẽn đã được khởi tạo, nhưng tương ứng với lưu lượng bị nghẽn từ hướng ngược với Frame có bit BECN tới. Khi các bit này được thiết lập thì mạng phải dùng đến một kênh logic dự phòng để chuyển các thông tin để xử lý nghẽn, đó là kênh với mã nhận dạng DLCI (Data Link Connection Identifier) số 1023. Các kênh với mã nhận dạng nhỏ hơn được dùng để truyền số liệu của người dùng.

Kênh ảo cố định PVC (Permanent Virtual Cuicuit):
Mỗi thiết bị đầu cuối trên mạng diện rộng WAN phải có một địa chỉ gọi là DNA (Data Network Address) để các thiết bị đầu cuối khác có thể gọi được. Đối với mỗi DNA, ta có thể tạo nhiều kênh ảo bằng cách sử dụng các DLCI. Với mỗi cặp DNA, ta có thể tạo một số kênh ảo cố định kết nối chúng và khi có các cuộc trao đổi tin giữa chúng mạng không cần phải xử lý các gói tin thiết lập cuộc gọi.
Kênh ảo chuyển mạch (Switched Virtual Curcuit):
Ngoài kênh ảo cố định, mạng Frame-Relay còn có khả nǎng cung cấp kênh ảo chuyển mạch SVC. ý nghĩa của nó là khi bắt đầu có nhu cầu kết nối giữa hai thiết bị đầu cuối, thiết bị gọi sẽ gửi yêu cầu tới mạng bằng một gói tin SETUP, mạng nhận gói tin này xem xét các tham số, nếu là hợp lệ thì gói tin sẽ được chuyển đến đầu cuối bị gọi. Nếu cuộc gọi được chấp nhận, đầu cuối bị gọi sẽ chuyển gói tin CONNECT tới mạng để chuyển tới đầu cuối gọi. Đầu cuối gọi sau khi nhận được gói tin đó sẽ gửi gói tin CONNECT ACKNOWLEDGE tới mạng để xác nhận và mạng cũng gửi gói tin này tới đầu cuối bị gọi. Khi đó kết thúc giai đoạn thiết lập cuộc gọi, các đầu cuối chuyển sang giai đoạn trao đổi tin cho nhau.
Kênh ảo nối đa điểm MVC (Multicast Virtual Circuit):
Mạng Frame-Relay có thể cung cấp khả nǎng phát hoặc nhận số liệu giữa một đầu cuối với nhiều đầu cuối khác nhờ kỹ thuật MVC. Hiện nay kỹ thuật này mới được áp dụng với loại kênh PVC còn với SVC vẫn đang còn trong giai đoạn nghiên cứu.
Để thực hiện nhiệm vụ này, trong mạng Frame-Relay có khả nǎng thiết lập chức nǎng tạo kênh đa điểm MS (Multicast Server), qua đó tạo cho đầu cuối gốc mã nhận dạng đa điểm MDLCI để đầu cuối này làm việc một số các đầu cuối khác có DLCI bình thường.
Nếu xét trên mô hình 7 tầng của ISO thì Frame-Relay làm việc chủ yếu ở tầng Liên kết dữ liệu, do đó một số chức nǎng của tầng Mạng coi như được chuyển xuống tầng này. Hơn nữa, một số chức nǎng của tầng này cũng được loại bỏ bớt như các tham số về điều khiển luồng, ACK, NAK,... nhằm làm giảm độ trễ trong mạng. Điều đó đưa đến khái niệm gọi là mạng không lỗi (error-free network). Đó là điểm khác nhau cơ bản giữa Frame-Relay với X.25. Để phân biệt rõ ta xét khái niệm về kiểm tra lỗi:

Kiểm tra lỗi khi thực hiện truyền số liệu từ đầu cuối tới thông qua mạng truyền số liệu được chia làm hai loại, kiểm tra đầu cuối tới đầu cuối (End to End) và kiểm tra điểm tới điểm (Point to Point).

Kiểm tra điểm tới điểm mạng ý nghĩa là khi người dùng gửi một gói tin đến mạng, mạng sẽ trao đổi để đảm bảo gói tin đó là đúng và cũng đảm bảo chuyển gói tin đó đến đích. Kiểm tra đầu cuối tới đầu cuối là phương pháp mà khi người dùng gửi gói tin đến mạng, mạng sẽ cố gắng đưa gói tin đó đến đích nhưng nếu trong quá trình chuyển tin có lỗi thì mạng không truyền lại mà bỏ qua để cho thiết bị đầu cuối của khách hàng thực hiện chức nǎng truyền lại đó.

Như vậy việc thực hiện kiểm tra đầu cuối tới đầu cuối sẽ làm giảm độ trễ giữa các hệ thống chuyển mạch bên trong mạng do không phải thực hiện chức nǎng truyền lại. Tuy nhiên, ưu điểm này chỉ có hiệu quả khi chất lượng truyền dẫn bên trong mạng cao, nếu không việc thiết bị đầu cuối phải truyền lại nhiều lần sẽ dẫn tới việc chiếm dụng kênh truyền dẫn lâu hơn.

Công nghệ chuyển mạch gói X.25 hấp dẫn ở khả nǎng sử dụng chung cổng và đường truyền, do đó nó có khả nǎng sử dụng trong tình huống bùng nổ là tình huống hay gặp ở mạng LAN và khi kết nối LAN to LAN. Tuy nhiên, trong thực tế khả nǎng này không có ý nghĩa lớn do thông lượng của mạng X.25 thấp (như đã trình bày ở trên, người dùng X.25 thường bị giới hạn ở tốc độ tối đa 128 Kbps) và do độ trễ lớn vì phải xử lý nhiều thông tin bên trong mạng.

Ngược lại, công nghệ chuyển mạch kênh hay tách ghép kênh theo thời gian TDM (Time Divíion Multiplexer) có thông lượng cao và độ trễ trong mạng rất thấp. Vì thực chất công nghệ này tạo ra các kênh trong suốt (transparency channel) tương ứng với tầng Vật lý trong mô hình 7 tầng. Do không phải tính toán gì bên trong mạng nên hầu như không có trễ mềm mà chỉ có trễ do khoảng cách và bǎng tần hạn chế. Tuy vậy, công nghệ này tạo ra các kênh cố định về tốc độ nên không giải quyết được tình huống bùng nổ lưu lượng. Do đó chỉ thích hợp với những dịch vụ sử dụng bǎng tần cố định kiểu như dịch vụ thoại.

Kết hợp hai ưu điểm trên, Frame-Relay có thông lượng cao với độ trễ trong mạng thấp nhưng có khả nǎng kết nối sử dụng chung cổng và đường truyền nhằm tạo ra mạng ảo, ngoài ra nó còn sử dụng một vài kỹ thuật nhằm hỗ trợ việc tổ chức tổ chức dữ liệu khi truyền dẫn để sử dụng trong tình huống bùng nổ lưu lượng.

Dưới đây là bảng so sánh các công nghệ trên:

Công nghệ Sử dụng khe thời
gian cố định Độ trễ Thông lượng STDM
X.25 Không Lớn Thấp Có
TDM Có Rất nhỏ Cao Không
Frame-Relay Không Nhỏ Cao Có

STDM: Tách ghép kênh theo thời gian có thống kê (Statistic time division multiplexing).

Thông thường, khi có nhu cầu xây dựng mạng truyền số liệu dùng riêng để phục vụ mục tiêu ứng dụng công nghệ thông tin trong một công ty, cơ quan,... yêu cầu đặt ra sẽ bao gồm:

Dễ sử dụng.
Mạng lưới linh hoạt và độ sẵn sàng cao.
Có khả nǎng phát triển mở rộng, nâng cấp.
Giá thành hợp lý.
Với những so sánh như trong mục II, rõ ràng Frame-Relay sẽ đáp ứng được phần lớn các yêu cầu trên. Nói cách khác dùng mạng diện rộng với công nghệ Frame-Relay để thiết kế mạng riêng chúng ta sẽ có một số ưu điểm:

Thời gian thực hiện nhanh.
Khả nǎng dùng bǎng tần rộng: từ 2Mbps có thể tới 34Mbps.
Tận dụng tối đa hiệu suất của bǎng tần, khi khối lượng thông tin cần truyền lớn ta mới dùng đến bǎng tần rộng, còn bình thường ta chỉ cần giữ một băng tần nhỏ: 64
Kbps đến 256 Kbps là đủ.
Với cùng giao diện vật lý ta có thể tạo nhiều kênh logic để dùng.
Tiết kiệm giá thành của thiết bị nối mạng diện rộng.
Với xu thế phát triển của công nghệ Viễn thông và Công nghệ thông tin hiện nay, chúng tôi hy vọng và tin tưởng khả năng đưa công nghệ Frame-Relay vào mạng truyền số liệu quốc gia ở nước ta sẽ được thực hiện trong thời gian không xa nữa.

Go to:

Users currently in here
1 Anonymous