프레임 릴레이

Frame Relay
기본 프레임 릴레이 네트워크

프레임 릴레이는 패킷 교환 방식을 사용하여 디지털 통신 채널의 물리 및 데이터 링크 계층을 지정하는 표준화된 WAN(Wide Area Network) 기술입니다.원래는 Integrated Services Digital Network(ISDN; 서비스 통합 디지털 네트워크) 인프라스트럭처를 통한 전송용으로 설계되었으며, 현재는 다른 많은 네트워크인터페이스의 컨텍스트에서 사용할 수 있습니다.

네트워크 프로바이더는 일반적으로 WAN 경유 로컬에리어 네트워크(LAN) 간에 사용되는 캡슐화 기술로서 음성용 프레임 릴레이(VoFR) 및 데이터용 프레임 릴레이를 실장합니다.각 최종 사용자는 프레임 릴레이 노드에 프라이빗 회선(또는 전용 회선)을 취득합니다.프레임 릴레이 네트워크는 널리 사용되는 모든 최종 사용자의 WAN 프로토콜에 대해 투명하게 자주 변경되는 경로를 통한 전송을 처리합니다.전용선보다 저렴하기 때문에 인기 있는 이유 중 하나입니다.프레임 릴레이 네트워크에서의 사용자 기기의 설정이 매우 간단하다는 것은 프레임 릴레이가 인기를 끄는 또 다른 이유입니다.

이더넷 over 광섬유, MPLS, VPN 및 케이블모뎀이나 DSL 등의 전용 광대역서비스의 등장으로 프레임릴레이의 인기는 최근 저하되고 있습니다.

기술 설명

프레임 릴레이 설계자는 LAN(Local Area Network) 간 및 Wide Area Network(WAN; 와이드 에리어 네트워크) 내 엔드 포인트 간의 간헐적 트래픽에 대해 비용 효율이 높은 데이터 전송을 위한 통신 서비스를 제공하는 것을 목표로 하고 있습니다.프레임 릴레이는 데이터를 "프레임"이라고 불리는 가변 크기 단위로 배치하고 필요한 오류 수정(데이터 재전송 등)은 엔드 포인트에 맡깁니다.이것에 의해, 전체적인 데이터 전송 속도가 향상됩니다.대부분의 서비스에 대해 네트워크는 Permanent Virtual Circuit(PVC; 상대편 고정접속)을 제공합니다.즉, 고객은 풀타임 전용회선에 대한 요금을 지불하지 않고 연속적인 전용접속을 확인할 수 있습니다.또, 서비스 프로바이더는, 각 프레임이 행선지까지 이동하는 루트를 계산해, 사용 상황에 근거해 과금할 수 있습니다.

기업은 서비스 품질 수준을 선택하여 일부 프레임에 우선순위를 부여하고 다른 프레임의 중요도를 낮출 수 있습니다.프레임 릴레이는 프랙셔널 T-1 또는 풀 T캐리어 시스템캐리어(미국 이외, E1 또는 풀 E캐리어)에서 실행할 수 있습니다.프레임 릴레이는 128kbit/s의 대역폭을 제공하는 기본 레이트 ISDN과 프레임 릴레이와 다소 유사한 방식으로 동작하지만 155.520Mbit/s에서622.080Mbit/[1]s의 속도로 동작하는 Asynchronous Transfer Mode(ATM; 비동기 전송 모드) 사이의 미드레인지 서비스를 보완하여 제공합니다.

프레임 릴레이는 아날로그 음성 회선으로 데이터를 전송하기 위해 설계된 구식 X.25 패킷스위칭 테크놀로지에 기술 기반을 두고 있습니다.설계자가 비교적 전송 에러의 가능성이 높은 아날로그 신호를 예상한 X.25와는 달리 프레임 릴레이는 전송 에러의 가능성이 낮은 링크(통상 PDH와 같이 실질적으로 무손실) 상에서 동작하는 고속 패킷 교환 기술입니다.즉, 프로토콜은 오류를 수정하려고 하지 않습니다.프레임 릴레이 네트워크는, 프레임내의 에러를 검출하면, 그 프레임을 드롭 합니다.엔드 포인트는 드롭된 프레임을 검출하여 재발송하는 역할을 합니다.(단, 디지털네트워크는 아날로그 네트워크에 비해 에러 발생률이 매우 낮습니다).

프레임 릴레이는 많은 경우 Local Area Network(LAN; 로컬지역 네트워크)와 메이저백본을 접속하거나 Public Wide Area Network(WAN; 퍼블릭와이드지역 네트워크) 및 T-1 회선을 경유하여 전용회선을 사용하는 프라이빗네트워크 환경에서도 기능합니다.전송 기간 중에는 전용 연결이 필요합니다.프레임 릴레이는 음성 또는 비디오 전송에 이상적인 경로를 제공하지 않습니다.둘 다 안정된 전송 흐름을 필요로 합니다.단, 특정 상황에서는 음성 및 비디오 전송에서 프레임 릴레이가 사용됩니다.

프레임 릴레이는 Integrated Services Digital Network(ISDN; 서비스 통합 디지털네트워크)의 확장으로서 발신됩니다.설계자는 패킷 교환 네트워크가 회선 교환 기술을 통해 전송되도록 하는 것을 목표로 했습니다.이 테크놀로지는 스탠드아론의 비용 효율이 뛰어난 WAN 작성 수단이 되었습니다.

프레임 릴레이 스위치는 리모트 LAN을 WAN에 접속하기 위한 가상회선을 만듭니다.프레임 릴레이 네트워크는 LAN 보더 디바이스(통상은 라우터)와 캐리어 스위치 사이에 존재합니다.통신 사업자가 스위치 간에 데이터를 전송하기 위해 사용하는 기술은 가변적이며 통신 사업자에 따라 다를 수 있습니다(즉, 실용적인 프레임 릴레이 구현이 자신의 전송 메커니즘에만 의존할 필요는 없습니다).

이 테크놀로지의 고도화를 위해서는 프레임 릴레이의 구조를 설명하기 위해 사용되는 용어를 충분히 이해할 필요가 있습니다.프레임 릴레이에 대한 확실한 이해가 없으면 프레임 릴레이의 퍼포먼스를 트러블 슈팅하기 어렵습니다.

프레임 릴레이 프레임 구조는 기본적으로 LAP-D에 정의된 것과 거의 동일합니다.트래픽 분석에서는 [2]제어 필드가 없기 때문에 프레임 릴레이 포맷과 LAP-D를 구별할 수 있습니다.

프로토콜 데이터 단위

각 Frame Relay Protocol Data Unit(PDU)는 다음 필드로 구성됩니다.

  1. 플래그 필드이 플래그는 프레임의 시작과 끝을 고유 패턴 01111110으로 나타내는 높은 수준의 데이터 링크 동기화를 수행하기 위해 사용됩니다.01111110 패턴이 프레임 내부 어딘가에 나타나지 않도록 하기 위해 비트스탬핑 및 디스터핑 절차를 사용합니다.
  2. 주소 필드.각 주소 필드는 사용 중인 주소의 범위에 따라 옥텟2 ~ 3, 옥텟2 ~ 4, 옥텟2 ~ 5 중 하나를 차지할 수 있습니다.2옥텟 주소 필드는 EA=ADDRESS FILD EXTENSION BIT와 C/R=COMMAND/RESPNSE BIT로 구성됩니다.
    주소 필드(2 옥텟)
    1. DLCI-Data Link Connection Identifier 비트.DLCI 는, 수신측이 프레임이 속하는 정보 접속을 인식할 수 있도록, 가상 접속을 식별하는 역할을 합니다.이 DLCI는 로컬에서만 의미가 있습니다.단일 물리 채널은 여러 개의 다른 가상 연결을 다중화할 수 있습니다.
    2. FECN, BECN, DE 비트다음 비트는 congestion를 보고합니다.
      • FECN=Forward Explicit Congest
      • BECN=신뢰 명시적 폭주 알림 비트
      • DE=신뢰 자격 비트
  3. 정보 필드.시스템 파라미터는 호스트가 프레임에 패킹할 수 있는 최대 데이터 바이트 수를 정의합니다.호스트는, 콜 셋업시에 실제의 최대 프레임 길이를 네고시에이트 할 수 있습니다.표준에서는 최대 정보 필드 크기(모든 네트워크에서 지원)를 262 옥텟 이상으로 지정합니다.엔드 투 엔드 프로토콜은 일반적으로 더 큰 정보 유닛을 기반으로 동작하기 때문에 프레임 릴레이에서는 최종 사용자에 의한 분할 및 재조립의 필요성을 피하기 위해 네트워크가 최소 1600 옥텟의 최대값을 지원할 것을 권장합니다.
  4. Frame Check Sequence(FCS; 프레임체크 시퀀스) 필드미디어의 비트 에러 레이트를 완전히 무시할 수 없기 때문에, 각 스위칭노드는 에러 검출을 실장해, 에러 프레임의 송신에 의한 대역폭 낭비를 회피할 필요가 있습니다.프레임 릴레이에서 사용되는 오류 검출 메커니즘은 Cyclic Redundancy Check(CRC; 순회 용장검사)를 기본으로 사용합니다.

폭주 제어

프레임 릴레이 네트워크는 각 스위칭노드에서 간이 프로토콜을 사용합니다.링크별 흐름 제어를 생략함으로써 심플화를 실현합니다.그 결과 제시된 부하에 따라 프레임 릴레이 네트워크의 퍼포먼스가 크게 결정됩니다.일부 서비스의 버스트에 의해 제공되는 부하가 높을 경우 일부 프레임 릴레이 노드에서 일시적인 과부하가 발생하여 네트워크 throughput이 저하됩니다.따라서 프레임 릴레이 네트워크에서는 congestion를 제어하기 위한 효과적인 메커니즘이 필요합니다.

프레임 릴레이 네트워크의 congestion 제어에는 다음 요소가 포함됩니다.

  1. 어드미션 제어이를 통해 프레임 릴레이에서 사용되는 주요 메커니즘이 제공되어 리소스 요건이 받아들여지면 보증됩니다.또한 일반적으로 높은 네트워크 퍼포먼스를 실현하는 데도 도움이 됩니다.네트워크는 요청된 트래픽 기술자의 관계와 네트워크의 잔여 용량을 기반으로 새 연결 요청을 수락할지 여부를 결정합니다.트래픽 기술자는 콜 셋업 시 또는 서비스 서브스크립션 시에 스위칭노드에 전달되는 일련의 파라미터로 구성되어 접속 통계 속성을 특징짓습니다.트래픽 기술자는 다음 3가지 요소로 구성됩니다.
  2. Committed Information Rate(CIR; 인정 정보 레이트)네트워크가 측정 간격 T에 걸쳐 정보 유닛의 전송을 보증하는 평균 레이트(비트/초).이 T 간격은 T = Bc/CIR로 정의됩니다.
  3. Committed Burst Size(BC; 인정 버스트사이즈)간격 T 동안 전송 가능한 최대 정보 단위 수.
  4. Excess Burst Size(BE; 초과 버스트사이즈)인터벌 사이에 네트워크가 전송을 시도하는 커밋되지 않은 정보 유닛의 최대수(비트 단위).

네트워크가 접속을 확립하면 프레임 릴레이 네트워크의 엣지 노드는 접속 트래픽플로우를 감시하여 네트워크리소스의 실제 사용량이 이 사양을 넘지 않도록 해야 합니다.프레임 릴레이는 사용자의 정보 레이트에 대한 몇 가지 제한을 정의합니다.이것에 의해, 네트워크는 최종 유저의 정보 레이트를 강제해, 가입된 액세스 레이트를 넘었을 때에 정보를 폐기할 수 있습니다.

congestion 회피 정책으로서 명시적인 congestion 통지가 제안됩니다.네트워크의 특정 Quality of Service(QoS; 서비스 품질)가 충족될 수 있도록 네트워크가 원하는 평형 포인트로 동작하도록 합니다.이를 위해 특별한 congestion 제어 비트가 프레임 릴레이의 주소 필드(FECN 및 BECN)에 포함되어 있습니다.기본적인 생각은 네트워크 내에 데이터가 축적되지 않도록 하는 것입니다.

FECN은 명시적 congestion 알림을 전송하는 것을 의미합니다.FECN 비트를 1로 설정하면, 프레임 송신 방향에서 congestion가 발생하고 있는 것을 나타내, congestion가 발생하고 있는 것을 수신처에 통지할 수 있습니다.BECN은 역방향 명시적 congestion 알림을 의미합니다.BECN 비트를 1로 설정하면, 네트워크내에서 프레임 송신과는 반대 방향으로 congestion가 발생하고 있는 것을 알 수 있기 때문에, congestion가 발생하고 있는 것을 송신자에게 알립니다.

기원.

프레임 릴레이는 X.25 프로토콜의 제거 버전으로 시작되었으며, X.25와 관련된 가장 일반적인 오류 수정 부담에서 벗어났습니다.프레임 릴레이는 에러를 검출하면, 문제의 패킷을 드롭 합니다.프레임 릴레이는 공유 액세스 개념을 사용하여 "best-effort"라고 불리는 기술에 의존합니다.이로 인해 에러 수정은 실질적으로 존재하지 않으며 신뢰할 수 있는 데이터 전송의 보장이 실질적으로 이루어지지 않습니다.프레임 릴레이는 2대의 라우터 등 접속 디바이스 간에 복수의 가상 회선 및 프로토콜을 서비스할 수 있는 고속 패킷 교환 테크놀로지의 장점을 활용하여 업계 표준 캡슐화를 제공합니다.
프레임 릴레이는 북미에서 큰 인기를 끌었지만 유럽에서는 결코 큰 인기를 끌지 못했다.X.25는 IP의 광범위한 가용성으로 인해 패킷스위칭이 거의 폐지될 때까지 주요 표준으로 남아 있었습니다.X.25나 IP 트래픽등의 다른 서비스의 백본으로서 사용되는 경우가 있습니다.미국에서는 프레임 릴레이가 TCP/IP 트래픽의 캐리어로서도 사용되고 있는 경우, 유럽에서는 IP 네트워크의 백본이 ATM 또는 PoS를 자주 사용하고, 나중에 캐리어[3] 이더넷으로 대체되었습니다.

X.25와의 관계

OSI 모델
층별로
7. 어플리케이션 레이어
6. 프레젠테이션 레이어
5. 세션 레이어
(4) 수송층
3. 네트워크층
2. 데이터 링크층
1. 물리층

X.25는 중요한 초기 WAN 프로토콜이었고, X.25의 기본 프로토콜과 기능의 대부분이 오늘날에도 프레임 [5]릴레이에 의해 사용되고 있기 때문에 종종 프레임 릴레이의 조상으로 여겨집니다.

X.25는 서비스 품질과 오류 없는 전송을 제공하는 반면 프레임 릴레이는 오류 발생률이 낮은 네트워크를 통해 데이터를 가능한 한 신속하게 릴레이하도록 설계되었습니다.프레임 릴레이에서는 X.25에서 사용되는 다수의 상위 수준의 절차 및 필드가 제거됩니다.프레임 릴레이는 X.25 설계 시 사용 가능한 에러 레이트보다 훨씬 낮은 링크에서 사용하도록 설계되었습니다.

X.25 는 패킷을 준비 및 송신하고, 프레임 릴레이 는 프레임을 준비 및 송신합니다.X.25 패킷에는 에러 체크 및 흐름 제어에 사용되는 필드가 몇 개 포함되어 있습니다.대부분의 필드는 프레임 릴레이에서는 사용되지 않습니다.프레임 릴레이의 프레임에는 프레임 릴레이 노드가 최소한의 처리로 프레임을 수신처로 전송할 수 있는 확장 링크층 주소 필드가 포함되어 있습니다.X.25 위의 함수 및 필드를 삭제함으로써 프레임 릴레이는 보다 신속하게 데이터를 이동할 수 있지만 데이터를 재발송해야 할 경우 오류 및 지연이 발생할 여지가 더 커집니다.

X.25 패킷 교환 네트워크는 일반적으로 현재의 부하에 관계없이 X.25 액세스마다 네트워크를 통해 고정 대역폭을 할당합니다.이 자원 할당 방식은 서비스 품질을 보장해야 하는 애플리케이션에는 적합하지만 로드 특성이 매우 동적인 애플리케이션이나 보다 동적인 자원 할당의 이점을 얻을 수 있는 애플리케이션에는 비효율적입니다.프레임 릴레이 네트워크는 물리 채널레벨과 논리 채널레벨 모두에서 대역폭을 동적으로 할당할 수 있습니다.

가상 회선

WAN 프로토콜로서 프레임 릴레이는 Open Systems Interconnection(OSI) 7층 모델의 레이어 2(데이터 링크 레이어)에서 가장 일반적으로 구현됩니다.물리 네트워크상에서 매핑되는 논리 엔드 투 엔드 링크를 형성하기 위해서 사용되는 Permanent Virtual Circuit(PVC; 상대편 고정 접속)과 Switched Virtual Circuit(SVC; 스위치 가상 회선)의 2종류가 있습니다.후자는 글로벌 전화 네트워크인 Public Switched Telephone Network(PSTN; 공중전화 교환망)의 회선 스위칭 개념과 유사합니다.

로컬 관리 인터페이스

주요 기사:로컬 관리 인터페이스

프레임 릴레이에 대한 초기 제안은 1984년 국제 전화 및 전신 협의 위원회(CCITT)에 제출되었습니다.상호운용성과 표준화의 결여로 1990년까지 큰 프레임 릴레이의 배치는 불가능했습니다.그 후 Cisco, Digital Equipment Corporation(DEC), Northern Telecom 및 StrataCom은 개발에 주력하기 위해 컨소시엄을 구성했습니다.이들은 복잡한 인터네트워킹 환경을 위한 추가 기능을 제공하는 프로토콜을 제작했습니다.이러한 프레임 릴레이 확장을 Local Management Interface(LMI; 로컬 관리 인터페이스)라고 부릅니다.

Datalink Connection Identifier(DLCI; 데이터링크 연결 식별자)는 프레임 릴레이 네트워크를 통과하는 경로를 참조하는 번호입니다.이것들은 로컬에서만 의미가 있습니다.즉, 디바이스 A가 디바이스 B에 데이터를 송신할 때 디바이스 B가 응답에 사용하는 것과는 다른 DLCI를 사용하는 경우가 대부분입니다.복수의 가상 회선을 같은 물리 엔드 포인트로 액티브하게 할 수 있습니다(서브 인터페이스를 사용하여 실행).

LMI 글로벌어드레싱 확장에 의해 프레임 릴레이의 Data-Link Connection Identifier(DLCI; 데이터링크 접속 식별자) 값이 로컬이 아닌 글로벌하게 표시됩니다.DLCI 값은 프레임 릴레이 WAN 내에서 일의인 DTE 주소가 됩니다.글로벌 어드레싱 확장에 의해 프레임 릴레이의 인터넷 워크에 기능과 관리 기능이 추가됩니다.예를 들어 개별 네트워크인터페이스와 이에 접속되어 있는 엔드노드는 표준 주소 해결 및 검출 기술을 사용하여 식별할 수 있습니다.게다가 프레임 릴레이 네트워크 전체가, 그 주변 라우터의 표준 LAN인 것처럼 보입니다.

LMI 가상 회선 상태 메시지는 프레임 릴레이 DTE 디바이스와 DCE 디바이스 간의 통신 및 동기화를 제공합니다.이러한 메시지는 PVC의 상태를 정기적으로 보고하기 위해 사용됩니다.이것에 의해, 데이터가 블랙홀(즉, 존재하지 않게 된 PVC 경유)에 송신되는 것을 방지합니다.

LMI 멀티캐스팅 확장에 의해 멀티캐스트그룹을 할당할 수 있습니다.멀티캐스팅을 통해 라우팅 업데이트 및 주소 해결 메시지를 특정 라우터 그룹에만 전송할 수 있으므로 대역폭이 절약됩니다.또한 업데이트메시지 내 멀티캐스트그룹 상태에 대한 보고서도 전송됩니다.

인정 정보율

프레임 릴레이 접속에는 Committed Information Rate(CIR; 인정 정보 레이트)와 Extended Information Rate(EIR; 확장 정보 레이트)라고 불리는 버스트 가능한 대역폭이 할당되는 경우가 많습니다.프로바이더는 접속이 항상 C환율을 지원하며 경우에 따라서는 충분한 대역폭이 있는 경우 PRA환율을 지원함을 보증합니다.CIR 를 초과해 송신된 프레임은 Discard Qualific(DE; 폐기적격)으로 마크됩니다.즉, 프레임 릴레이 네트워크내에서 congestion가 발생했을 경우에 폐기할 수 있습니다.EIR 를 초과해 송신된 프레임은 즉시 폐기됩니다.

시장의 평판

프레임 릴레이는 고객이 데이터 서비스를 45% 사용할 가능성이 낮기 때문에 통신 회사가 고객에게 데이터 서비스를 과도하게 프로비저닝할 수 있도록 기존 물리 자원을 보다 효율적으로 사용하는 것을 목표로 했습니다.최근 몇 년간 프레임 릴레이는 과도한 대역폭 [citation needed]오버부킹으로 인해 일부 시장에서 나쁜 평판을 얻고 있습니다.

통신회사는 전용회선의 저렴한 대체회선을 찾고 있는 기업에 프레임 릴레이를 판매하는 경우가 많습니다.다른 지역에서의 프레임 릴레이 사용은 정부나 통신회사의 정책에 크게 좌우됩니다.프레임 릴레이 제품을 만든 초기 기업에는 StrataCom(나중에 시스코 시스템즈에 인수됨)과 Cascade Communications(나중에 Ascend Communications, 그 후 Lucent Technologies에 인수됨)가 있습니다.

2007년 6월 현재 AT&T는 미국에서 가장 큰 프레임 릴레이 서비스 프로바이더로 22개 주에 로컬 네트워크와 국내 [citation needed]및 국제 네트워크를 보유하고 있습니다.

FRF.12

다른 가상 회선 또는 흐름으로부터의 패킷데이터를 멀티플렉싱 할 때, QoS(Quality of Service)에 관한 문제가 자주 발생합니다.이것은, 1개의 가상 회선으로부터의 프레임이, 다른 가상 회선에 주어지는 서비스 보증을 중단하기에 충분한 시간 동안 회선을 점유하고 있을 가능성이 있기 때문입니다.IP 플래그멘테이션은 이 문제에 대처하는 방법입니다.착신 롱 패킷은 일련의 짧은 패킷으로 분할되어 원단에서 그 롱 프레임을 재구성하기에 충분한 정보가 추가됩니다.FRF.12는 프레임 릴레이 포럼의 사양으로 주로 음성 트래픽에 대해 프레임 릴레이 트래픽에 대해 플래그멘테이션을 실행하는 방법을 지정합니다.FRF.12 사양에서는 프레임 릴레이 프레임을 작은 프레임으로 [6][7][8][9][10]fragment화하는 방법을 설명하고 있습니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ "Definition of "Frame Relay" on SearchEnterpriseWAN". Retrieved 9 April 2012.
  2. ^ US 733508, Rabie, Sameh; Magd, Osama Aboul & Abdull, Bashar 등, 2008-02-19, 2004-12-09 발행, Nortel Networks Ltd.에 할당.
  3. ^ 프레임 릴레이에 관한 네트워크 백과사전, 2012년 7월 14일 방문
  4. ^ "X.225 : Information technology – Open Systems Interconnection – Connection-oriented Session protocol: Protocol specification". Archived from the original on 1 February 2021. Retrieved 24 November 2021.
  5. ^ "Frame relay". techtarget.com.
  6. ^ "Frame Relay Fragmentation for Voice". Cisco. Retrieved 17 June 2016.
  7. ^ "How to use FRF.12 to improve voice quality on Frame Relay networks Other Collaboration, Voice, and Video Subjects Cisco Support Community 5791 11956". supportforums.cisco.com.
  8. ^ "VoIP over Frame Relay with Quality of Service (Fragmentation, Traffic Shaping, LLQ / IP RTP Priority)". Cisco. Retrieved 17 June 2016.
  9. ^ Malis, Andrew G. "Frame Relay Fragmentation Implementation Agreement FRF.12" (PDF). www.broadband-forum.org. Retrieved 17 June 2016.
  10. ^ "FRF.12 Frame Relay Fragmentation section in Frame Relay". www.rhyshaden.com. Retrieved 17 June 2016.

외부 링크