le frame relay introduction - freesuffi.free.fr/reseau/06-haut_debit.pdf · le frame relay...

CNAM-Réseaux-B1 Partie I - chap. 6/Réseaux Hauts débits

Support de cours 1/28

LE FRAME RELAY Introduction

� Le relais de trames (Frame Relay) est une évolution simplificatrice de la commutation par paquets X.25. � Principes identiques sans assurer l’intégrité des données et le contrôle de flux. � Le relais de trames n’utilise que la couche 2 du modèle OSI. � les paquets sont transportés de nœud en nœud dans les trames, � Pas de mécanismes de reprise au niveau 3 � Pourquoi ?

• Un constat : la qualité des supports de transmission c’est considérablement amélioré.

• L’introduction des fibres optiques réduit considérablement le taux d’erreur

• Elle permet des reprises de transmissions uniquement de bout en bout.

• La plupart des contrôles réalisés par X.25 deviennent inutile.



FRAME RELAY Introduction

� Le réseau est constitué d'un ensemble de nœuds interconnectés par un maillage quelconque. � Les interconnexions sont des voies à haut débit � Le réseau relais de trames travaille en mode connecté.

• Deux types de circuits virtuels. • les circuits virtuels permanents (PVC) établis par l'opérateur lors

de l'abonnement • Les circuits virtuels commutés (SVC) établis sur l’initiative de

l'usager. UNI : User to Network Interface NNI : Network to Network Interface.

NœudFR

NœudFR

NœudFR

NœudFR

Usager 1

Usager 2

UNI NNI



FRAME RELAY NORMALISATION

� Le Relais de Trames n’est pas un protocole de réseau mais un standard qui définit l’interface au réseau. � Basé sur les recommandations I.122 de l’ITU-T dénommé "Framework for Providing Additional Packet Mode Services". � Ce document décrit les services orientés paquets sur RNIS, utilisant les formats et spécifications de niveau liaison LAPD (Q.921). � Seules les fonctions de composition de trames de LAPD sont utilisées par le relais de trames. � Aux Etats-Unis, l’interface d’accès est standardisée par le comité T1S1 sous le standard ANSI T1.606, T1.617 et T1.618. En Europe, les standards sont I.233, Q.922, Q.933. Organisme de Normalisation Objet Description des services I.233 T1.606 Fonctions de base Q.922 T1.618 Accès et signalisation Q.933 T1.617 � Les données sont transférées dans des trames de type HDLC. � La couche 2 a été divisée en deux sous-couches :

• La sous-couche noyau (Core) • La sous-couche EOP Element Of Procédure



FRAME RELAY Présentation de couches 1 et 2

� La couche 1.

• Assure la transparence binaire. • L’interface n’est pas précisée par la norme (plusieurs

disponibles) � La couche 2.

Remarque : la sous-couche EOP est facultative et laissée au choix de l’utilisateur.



FRAME RELAY Format des trames du Noyau

� L’information à transporter sur le réseau est encapsulée et restituée à l’autre bout. � Trame de type HDLC dérivée de LAP-D.

Format d'une trame Frame Relay

• Fanion : séquence 01111110. • DCLI (Data Link Connexion Identifier) : contient l’identificateur

de lien virtuel = champ d’adresse. • FECN (Forward Explicit Congestion Notification) : indiqué une

congestion en amont. • BECN (Backward Explicit Congestion Notification) : indique

une congestion en aval. • C/R (Command / Response) : bit non utilisé. • DE (Discard Eligibility) : bit indiquant les trames préférentielles

pour la destruction en cas de congestion. • EA (Extended Address) : bit indiquant une extension de

l’adressage. • FCS Frame Check Sequence



FRAME RELAY Le champ adresse

� Champ Adresse étendu � Valeur du DLCI pour l’adressage de base.

Adresse 1 DLCI

c/r EA 0

Adresse 2 DLCI

F E C N

B E C N

DE EA1

Adresse 1 DLCI

c/r EA 0

Adresse 2 DLCI

F E C N

B E C N

DE EA0

Adresse 3 DLCI

EA 1

Adresse 1 DLCI

c/r EA 0

Adresse 2 DLCI

F E C N

B E C N

DE EA0

Adresse 3 DLCI

EA 0

Adresse 3DLCI

EA1



FRAME RELAY Fonctionnement général – l’adressage DLCI

� Numéro de circuit virtuel entre l’utilisateur et le réseau � Signification locale � Identique au NVL X.25

Origine DLCI Destination DLCI Station A Station A Station B

100 102 100

Station C Station B Station C

200 300 201

�Mécanismes

• Réseau fait la liaison entre DCLI de départ et d’arrivée • Chaque nœud possède une table de commutation

Réseau Frame Relay

Station A

Station B

Station C

Vers A (DLCI 300) Vers C (DLCI 100)

Vers B (DLCI 102) Vers C (DLCI 100)

Vers A (DLCI 200) Vers C (DLCI 201)



FRAME RELAY Le traitement des erreurs

� Rappel : le traitement des erreurs n’est pas effectué dans le réseau. � Chaque commutateur vérifie l’intégrité de la trame

• Délimitation de la trame • Validation du DLCI • Contrôle d’erreur (FCS)



FRAME RELAY Le contrôle d’admission

� Simplification du protocole = suppression de tout contrôle de flux. � Conséquences : problème de congestion du réseau. � Solutions

• Mécanisme de contrôle d’admission • Mécanisme de signalisation ( bit ECN, Explicit Congestion

Notification) � Le Mécanisme d’admission Le CIR (Committed Information Rate)

• débit moyen garanti par le réseau • Somme Cir <= capacité du lien • Valeur située entre le débit crête et le débit moyen sur la durée

d'une connexion L’EIR (Excess Information Rate) Le Tc (Committed Rate Measurement Interval).Débit maximal autorisé Committed Burst Size, Bc. Nombre maximum de bits pouvant être transmis pendant l'intervalle de temps T. Bc = T * CIR = Bc Excess Burst Size, Be. Nombre maximum de bits que le réseau peut transmettre en excès pendant l'intervalle T.



FRAME RELAY Traitement des trames en excès.

� Le réseau relais de trames surveille si le flux de trafic de l'utilisateur respecte son contrat. � En cas de débit excessif, le réseau peut

• réduire le débit • rejeter des informations de trames. Utilisation du bit DE

(Discard Eligibility). � Quantité < Bc Trames transmises bit DE=0. � Bc < Quantité <= Bc + Be bit DE à 1.

• Volume transmis dans un premier temps • Détruites si nœud de transition proche ou en situation de

saturation. � Problème : retransmission des trames � Solution mécanismes de contrôle de congestion

Be + Bc

Bc



FRAME RELAY Contrôle de congestion

� garantir une bonne qualité de service pour les usagers � Le contrôle de congestion repose sur les bits FECN et BECN � Bits FECN

• Envoyé dans la direction de la congestion • Un nœud en congestion positionne le bit FECN • Les nœuds en aval sont informés

� Bits BECN

• Utilisé dans le sens inverse de la congestion • Principe : alerter les émetteurs qu’ils causent ou contribuent à la

congestion. � Limites

• L’information de congestion est véhiculée dans les trames de données.

• La remontée de l’information de congestion ne se fait que si le récepteur à de l’information à faire remonter.

• Elle est inéquitable car même les équipements non responsables de la congestion sont « invités » à ralentir leurs émissions.

� Solutions : protocoles de signalisation

(1) FECN

BECN

BECN



FRAME RELAY Le protocole CLLM

(Consolided Link Layer Management) � Mécanisme optionnel � Ce protocole permet au nœud en état de congestion d’en avertir ses voisins ainsi que la source de la congestion. � Utilisation du DLCI 1023 (séparé du flux de données) ou des bits ECN. � Le message contient une liste de DLCI et demande implicitement au(x) propriétaires du DLCI de suspendre la transmission. � Le format du message CLLM est le suivant (format DLCI 2 octets)



LE PROTOCOLE LMI (Local Management Interface)

� Le protocole LMI est une signalisation complète séparée du transport de données. � Adaptation de la signalisation Q.931 du RNIS. � Service optionnel, utilise le DLCI 0, disponible uniquement au niveau de l’interface utilisateur (UNI) � Informe l’usager de l’état du réseau et de la configuration. En particulier :

• notifie l’addition, la suppression, l’état et la disponibilité d’un PVC

• met en œuvre un mécanisme d’interrogation au niveau physique et des PVC.

� Format de la trame LMI

Drapeau 0x7E

Champ adresse DLCI = 0

Champ de contrôle Trame non numérotée (0x03)

Discriminateur de Protocole LMI = 0x8 (CVP)

Q.931 = 0X9 (CVC)

Référence d’appel

Type de Message

Longueur

DonnéesFCS

= 0, sauf CVC (Q.931)

Elément d’information



FRAME RELAY Etablissement d’un CVC

� Les messages d’établissement CV sont acheminés sur le DLCI 0. � Contiennent les paramètres de la liaison demandée. � Mécanismes généraux

Setup

Connect Connect

Call proceding Setup

Disconnect Disconnect

ETTD ETTD

Release Release

Release completed

RESEAU

ECHANGE DE DONNEES



L’ENCAPSULATION Généralités

� Le relais de trames assure le transport de protocoles divers (X.25, TCP/IP). � Encapsulation ou tunneling � Architecture générale. � Normalisation

• Encapsulation X.25 ANSI/TI.617 Annexe G • Multi-protocole RFC 1490

EQUIPEMENT 1

Protocole A

EQUIPEMENT 1

Protocole A Relais A FR A

Relais A

FR A

Protocole A

Protocole A Protocole A

Protocole A Encapsulé dans FR

Frame Relay



L’ENCAPSULATION L’encapsulation X.25

� Transport X.25 dans le relais de trames � La trame LAP-B est directement encapsulée dans la trame FR. � Encapsulation de la trame LAP-B

X.25

LAP-B

physique

FR. LAP-D noyau

Phys

PHYS

FR. LAP-D noyau

PHYS

Phys

X.25

LAP-B

physique

Fanion 01111110

Adresse Q.922

Fanion 01111110

Adresse LAP-B

Champ Contrôle

NVL

GFI

Type

Données

FCS LAP-B

Fanion 01111110

Fanion 01111110

FCS LAP-D

LAP-B LAP-B FRAME RELAY

X.25 BOUT en BOUT



L’ENCAPSULATION L’ENCAPSULATION MULTI-PROTOCOLES

� Utilise la trame non numérotée de LAP-D �Champs

• PAD. Utilisé pour l’alignement. Prend la valeur 0x00. • Contrôle. Valeur 0x03. • NLPID. Identifie le protocole encapsulé.

Fanion 01111110

Champ Adresse DLCI

Contrôle 0x03

PAD 0x00

NLPID

FCS

Fanion 01111110

Données Utilisateurs =

PDU encapsulée

NLPID Protocole

Non valide (PAD) Protocole Non ISO SNAP CLNP ISO ES-IS ISO IS-IS IP

0x00 0x08 0x80 0x81 0x82 0x83 0xCC



FRAME RELAY Exemple de routage IP

� synoptique � L’interface série du routeur 1 S0 est « divisée » en deux. � A chacune de ces sous-interfaces correspond un réseau d’interconnexion. � Il est possible de router les réseaux 2 et 3 à partir de cette seule interface. � Autre utilisation : router de façon compartimentée deux flux différents entre deux réseaux.

Routeur 1

Routeur 2 Routeur 3

SO.1 S0.2

DLCI 1 DLCI2

DLCI 4 DLCI 3

172.30.1.2

172.30.1.1

172.30.3.2

172.30.3.1

S1 S2



ATM Asynchronous Transfer Mode

� Pousse plus loin le concept proposé par Frame Relay � La commutation est réalisée au niveau matériel (commutation de niveau 1) � Comment ?

• cellules de tailles réduites • cellules de tailles fixes

� Structure générale de la cellule ATM

48 octets + 5 octets d'entête � temps de traversée très faibles (10 microsecondes) � adaptée à des débits de commutation très élevés (1 à 10 Gb/s) � Conséquences

• capable d'utiliser des interfaces de débits très variés • de 2 à 622 Mb/s • dans l’avenir : plusieurs giga bits.

• naturellement multimédia

• réseaux IRLE



L’ATM Architecture générale

� Un modèle en 3 couches � La couche Physique assure l’adaptation et la transmission des cellules sur le support physique. � La couche ATM effectue le contrôle d’erreur, la commutation et le multiplexage des cellules. � Normes AAL avis I.362 et I.363 ATM avis I.361 Physique avis I.432

Flux de données (SDU)flux vidéo

flux audio

Couche d'adaptationet de convergence

AAL

ATM

PHY

Couche ATM

Couche physique

blocs de 48 octets (cellules)

cellules ATM

bits



L’ATM Architecture générale (2)

� Similaire dans sa conception avec celle de Frame Relay

ATM ATM phys

ATM ATMphys

AAL AAL

Station A

StationB Segmentation/Réassemblage

Traitement des erreurs Synchronisation émetteur/récepteur

Acheminement Commutation

Contrôle d’erreur phys phys



La cellule ATM � La taille de la cellule ATM est de 53 octets (5 pour l’entête)

�� Format de l’entête

� Signification des champs

GFC. (Generic Flow Control). VCI. (Virtual Channel Identifier). Voie virtuelle. VPI. (Virtual Path Identifier). Représente les chemins virtuels au sein d’un commutateur ATM. PTI. (Payload Type Identifier).

• Bit 1 indique si cellule de données de contrôle ou utilisateurs.

• Bit 2. Si données utilisateurs, sert à la gestion des congestions (bit EFCI).

• Bit 3. A 1 indique que les données transportent des données d’administration (OAM)

CLP. (Cell Loss Priority). A 1 indique que la cellule pourra être ignorée en cas de congestion. HEC. champ utilisé par la couche TC (sous-couche physique) pour la détection et l’autocorrection simple.

GFC VPI

VPI VCI

VCI

VCI PTI CLP

HEC



LA COUCHE PHYSIQUE Avis I.432

� La couche physique fournit à la couche ATM un service de transport de cellules � Divisée en deux sous-couches � La couche PMD

• transmission des bits sur le support • synchronisation horloge

� La couche TC (Transmission Convergence)

• Adaptation des débits (ajout de cellules vides) • Gestion des en-têtes des cellules • Contrôle des erreurs (champ HEC) • Adaptation des cellules aux trames de support de transmission

o SDH Synchronous Digital Hierarchy o PDH Plesiochronous Digital Hierarchy o Le mode cellule (ATM 25 et ATM 100)

AAL

ATM

TC

PMD Couche physique

Média

PDH SDH ATM pur (cellules)



La couche ATM

� ATM est un mode connecté � Deux niveaux de connexion existent :

• Circuits virtuels (VC ou Virtual Channel) • Conduits virtuels (VP ou Virtual Path) Assimilable à un faisceau

de VC multiplexé � VP : Concepts de multiplexage permettant de faciliter la mise en oeuvre et la performance des commutateurs.

� La connexion peut être :

• permanente, établie à l'avance • commutée, établie à la demande

� Fonctionnalités

• Acheminement des cellules • Ajout et retrait des entêtes ATM • Contrôle de flux • Adaptation des débits • Contrôle d’admission

Commutation des CV

Brassage des VP Conduits

virtuels

Circuits virtuels

Brassage des VP

Commutateur/ Brasseur

Brasseur



LA COUCHE ATM Fonctionnalités

� Le contrôle de débit à la source

• UPC (User Parameter Control) • Contrôle le trafic par rapport au contrat de service • Trafic conforme transmission • Trafic excédentaire transmission marquage des cellules (CLP à

1) • Trafic excédentaire et congestion destruction des cellules

� Le contrôle de congestion

• Gestion du bit EFCI • Similaire au mécanisme EFCN du Frame Relay • En retour, émission de cellules RM (Ressource Management) • Les commutateurs émettent des cellules RM vers les usagers

pour : o leur demander de réduire le débit , o les informer du débit disponible.

� Le contrôle d’admission

• CAC (Connection Admission Call) • Permet de définir un certain niveau de service (QoS) • Efficient si UPC • 5 classes de services définies dans l’ATM Forum



LA COUCHE AAL ATM Adaptation Layer

� Interface d’accès à la couche ATM pour les équipements � Divisé en deux sous couche

� La sous-couche SAR (Segmentation an Reassembly)

• Interface avec la couche ATM • Segmentation des PDU en cellules • Assemblage des cellules en PDU

� La sous-couche CS (Convergence sublayer) • Divisée en 5 classes de services (AAL 1 à 5)

AAL1 AAL2 AAL 3/4 AAL 5 Relation temporelle

Sensible à la stabilité

Peu sensible à la stabilité

Débit CONSTANT VARIABLE Mode connexion

Connecté Connecté ou non

Connecté

Usages

Emulation de circuit (voix, vidéo)

Voix, vidéoen mode compressé

Transfert de fichiers

Réseaux locaux

CS

SAR

ATM



LA COUCHE AAL Les services

� AAL1

• Trafic à débit constant (Constant Bit Rate) • Voix et vidéo sur RLD • Assure la synchronisation des horloges • Compensation des dispersions de temps • Séquencement des cellules.

� AAL2

• Trafic à débit variable (Variable Bit Rate) • Gestion de cellules partiellement vide • Voix et vidéo compressée • Applications temps réel

� AAL3/4

• Transport de données • Périmées

� AAL5

• Simplification de AAL3/4 • Introduite par l’ATM Forum • Destinée à l’interconnexion des RLE



ATM Le service AAL 5

� Le service ALL 5 réalise l’adaptation pour le transfert de données tel que :

• IP sur ATM • Emulation LAN

� Fonctionnement général � La sous-couche de convergence ajoute

• Un bloc de remplissage si nécessaire • Un suffixe de 8 octets à la trame

� La sous couche SAR fragmente la PDU CS � La couche ATM constitue les cellules

TRAME

TRAME

PDU SAR

PDU SAR

PDU SAR

PDU SAR

CS

SAR

AAL 5

le frame relay introduction - freesuffi.free.fr/reseau/06-haut_debit.pdf · le frame relay...

Documents