Frame relay становится общедоступным

Как коммутируемые, так и постоянные виртуальные соединения frame relay способны заметно снизить затраты и упростить управление частными сетями. Так почему же они не используются всеми и каждым?

Если вы когда-либо наблюдали сумасшествие, охватывающее людей при акционировании какой-либо частной или государственной компании, то должны знать, как легко потерять состояние. После первой лихорадки стоимость акций может быстро упасть, в результате инвесторы остаются с пустыми карманами.

Однако в случае технологии frame relay переход от частных к общедоступным сетям передачи данных является беспроигрышным вариантом для множества организаций с растущими информационными потребностями, так как он позволяет упростить администрирование и управление. Кроме того, операторы общедоступных сетей предлагают более разнообразные возможности и услуги.

Одно из основных достоинств этой технологии - виртуальные каналы. Frame relay позволяет не только обеспечить связь между локальными сетями, но и организовать доступ через глобальную сеть, а также консолидировать унаследованные сети, например SNA. Виртуальные каналы могут служить базисом для таких приложений, как голос, настольные видеоконференции, Internet-телефония, резервное копирование данных, восстановление после аварий и удаленный доступ. Плата за виртуальные соединения обычно много меньше, чем за стандартные выделенные линии.

Несмотря на эти преимущества, виртуальным каналам еще предстоит завоевать сетевой рынок. Демонстрацию от реализации всегда отделяет какое-то время.

Виртуальные каналы бывают двух основных типов: постоянные виртуальные каналы (Permanent Virtual Circuit, PVC) и коммутируемые виртуальные каналы (Switched Virtual Circuit, SVC). Эта статья посвящена сравнению технологий, рассмотрению сервис-провайдеров и пользователей, а также оценке расходов и стандартов.

РЕАЛЬНОСТЬ ВИРТУАЛЬНЫХ КАНАЛОВ

PVC - это логические соединения. Они должны быть заданы как постоянные в таблицах коммутации оборудования в помещении заказчика (Customer Premises Equipment, CPE). Для создания PVC вы должны указать конечные точки, необходимую пропускную способность, приоритет для каждого устройства и гарантированную скорость передачи (Committed Information Rate, CIR). (CIR характеризует объем данных, доставку которых сеть гарантирует за определенный период времени.) При изменении конфигурации сети определение PVC следует отрегулировать.

SVC - это логические динамические соединения, используемые по мере необходимости. С помощью SVC пользователи могут установить связь без посредничества центрального офиса. В этом случае настройка автоматизирована: коммутаторы должны иметь возможность автоматически устанавливать и разрывать каждое соединение из таблицы коммутации.

Как PVC, так и SVC имеют свои преимущества. В настоящее время для PVC предлагается больше сервисов и оборудования, чем для SVC; кроме того, решения на базе PVC обычно проще (см. врезку "SVC на обочине?"). Несмотря на то что оборудованию PVC приходится устанавливать больше соединений, сама процедура установления соединения отнимает меньше времени, чем в случае SVC.

Помимо того, технология PVC имеет более длинный послужной список, нежели SVC, - первые коммутируемые виртуальные каналы MCI стала предлагать только в прошлом году, тогда как постоянные виртуальные каналы предоставляются достаточно давно.

Плюс ко всему этому, такие услуги, как Priority PVC той же MCI, позволяют поднять планку производительности для PVC, тем самым ликвидируя разрыв между PVC и SVC. (Информацию о числе обслуживаемых различными операторами PVC смотри в Таблице 1.)

Технологии PVC предстоит решить еще немало трудных задач. С увеличением разнообразия коммутируемых услуг и ростом спроса на дополнительные функции и соединения число необходимых PVC для их поддержки должно пропорционально увеличиваться. Здесь-то мы и сталкиваемся с одним из основных недостатков PVC - отсутствием масштабируемости. Кроме того, ввиду постоянного характера соединений пропускная способность резервируется независимо от того, используется она, или нет, т. е. PVC эффективны только, когда они постоянно загружены.

SVC предлагают более гибкое решение, нежели PVC, и особенно хорошо подходят для приложений, где необходима связь с несколькими узлами. Соединения SVC обеспечивают потенциальную экономию средств для сервис-провайдеров за счет распределения нагрузки и установления соединений только тогда, когда они действительно нужны. Возможность связи каждого с каждым - также немаловажное преимущество.

Как мы уже упоминали, соединения SVC труднее организовать, чем PVC, поэтому SVC-совместимое оборудование и услуги могут оказаться дороже - особенно поначалу. Насколько SVC окажутся экономически оправданны, зависит от приложений, для которых они будут применяться.

Однако во многих случаях PVC и SVC дополняют друг друга. "Люди часто считают PVC и SVC взаимоисключающими технологиями, - говорит Том Дженкинс, консультант по широкополосным сетям в TeleChoice. - В некоторых ситуациях более эффективным решением является организация обоих типов соединений между двумя конечными точками".

Мелани Хансен, исполнительный директор по маркетингу HyperStream frame relay в MCI, соглашается с тем, что место найдется обеим. "SVC и PVC будут сосуществовать, - уверена Хансен. - Я не думаю, что заказчики сделают выбор в пользу лишь одной из них".

Сравнение централизованной и распределенной архитектур и то, как они соотносятся с виртуальными каналами, смотрите на Рисунке 1.

(1x1)

НАСТРОЙКА ТРАФИКА

Важнейшим вопросом технологии виртуальных каналов является оптимизация трафика. Например, в случае PVC голосовую связь приемлемого качества можно получить только при скорости передачи как минимум 8 Кбит/с. Она может обойтись недешево, так как это обычно означает создание дополнительных PVC и увеличение CIR.

Данный фактор можно свести на нет с помощью некоторых методов оптимизации трафика, например с помощью таких протоколов маршрутизации, как OSPF или Enhanced Interior Gateway Routing Protocol.

Другой метод оптимизации предполагает использование сжатия с PVC для увеличения производительности медленных каналов. В частности, значительно сократить трафик позволяет устройство доступа frame relay (Frame Relay Access Device, FRAD) со сжатием речи. Стандарты ITU сокращают объем данных при передаче речи до 8 Кбит/с, а некоторые нестандартные подходы - до 4 Кбит/с.

Иногда PVC сталкиваются с такой проблемой, как блокирование. Из-за того, что пользователи должны заранее зарезервировать PVC между конечными точками в сети, время от времени некоторые порты или PVC могут оказаться недоступны, в результате вызов будет блокирован. Здесь гибкость SVC могла бы оказаться как нельзя кстати.

Наконец, если SVC позволяют получить в определенной мере различные классы услуг, то реализовать их с помощью PVC намного сложнее.

Однако сказать, что проблемы производительности типичны только для PVC, было бы неверно. По сути, и PVC и SVC страдают от одной общей беды: ни одна из них не обеспечивает того же качества услуг, что и каналы ATM.

Пока не будут разработаны соответствующие меры, сервис-провайдерам frame relay придется довольствоваться относительно простыми схемами задания приоритетов. CPE может пометить кадр как разрешенный к отбраковке (Discard Eligible, DE), т. е. некоторым потокам данных будет назначен меньший приоритет, чем другим. Маркировка может производиться в соответствии с типом протокола, номером порта UDP, отправителем или размером пакета. Признак DE обычно выставляется сервис-провайдером для маркировки трафика сверх оговоренного значения CIR.

Несмотря на все сомнения относительно эффективности данной схемы задания приоритетов, некоторые эксперты полагают, что в ряде случаев она вполне адекватна. По мнению Пола Фергюссона и Джефа Хьюстона, авторов книги "Качество услуг", сеть frame relay может обеспечить вполне приемлемую производительность с помощью CIR и DE. "Использование бита DE для отбраковки кадров в случае перегрузки в сетях frame relay позволяет справляться с резким всплеском трафика и предохранить сеть от перегрузок", - считают авторы.

В книге также отмечается, что, пока емкость сети достаточна для обслуживания всех PVC с учетом их значений CIR, пропускную способность можно занимать и сверх CIR, вплоть до скорости порта каждого подключенного к сети устройства DTE.

ВОЗМОЖНЫЕ ВАРИАНТЫ

Виртуальные каналы пригодятся во многих гетерогенных конфигурациях. Многим пользователям потребуются и PVC, и SVC в одной и той же сети. Оба подхода позволяют организовать ячеистые сетевые топологии.

Один из гибридных подходов, посредством которого можно преодолеть недостатки виртуальных каналов в отношении качества услуг, - это frame relay поверх ATM. Другой подход - межсоединение сетей frame relay и ATM.

Frame User-to-Network Interface (FUNI) позволяет получить доступ к глобальной сети ATM в формате на базе кадров. Определенный ATM Forum формат можно использовать, только если эту услугу предлагает оператор. Оборудование оператора "нарезает" посланные пользователем кадры на ячейки ATM и передает их по магистральной сети ATM.

По словам Яна Стевенса, менеджера по маркетингу Infonet Services, компании-провайдере глобальных сервисов frame relay, комбинация frame relay и ATM имеет важное значение. "В будущем сети frame relay и ATM будут в значительной мере перекрываться, - говорит Стевенс. - Технология frame relay совершенствуется, так что некоторыми она даже воспринимается как "ATM для бедных". Возможность соединения по frame relay с ATM абсолютна необходима, если оператор собирается предлагать услуги ATM в глобальном масштабе".

Другой выбор, который пользователю предстоит сделать, - сеть frame relay или IP. Во многом он зависит от того, какие задачи вы перед собой ставите. Для некоторых приложений общедоступные сети на базе IP - это то, что нужно. Например, возможность устанавливать соединения на лету для работающих на дому и удаленных пользователей делает IP наиболее логичным подходом для приложений удаленного доступа. Отсутствие необходимости устанавливать соединение по IP является преимуществом, особенно в очень крупных или ячеистых сетях. Кроме того, сети IP намного дешевле, чем сети frame relay.

Широкомасштабное внедрение голоса по IP потребует установки шлюзов для организации интерфейса между сетями коммутации каналов и коммутации пакетов, а также магистралей и маршрутизаторов с адекватной пропускной способностью и производительностью.

С другой стороны, по природе своей frame relay гораздо более предсказуем, чем IP. В случае frame relay определить картину трафика и соответственно произвести требуемую настройку для увеличения производительности гораздо проще.

Оба подхода вполне жизнеспособны, каждый из них имеет своих потенциальных пользователей.

К ВАШИМ УСЛУГАМ?

Несмотря на все разговоры о предоставлении операторами связи виртуальных каналов, реально они начали предлагаться совсем недавно.

С конца прошлого года MCI стала предлагать такую услугу frame relay, как HyperStream, первую подобного рода услугу на рынке. Пользователи могут устанавливать соединения со скоростью в интервале от 16 Кбит/с до 6 Мбит/с. Пока компания взимает фиксированную плату, но уже во время написания статьи MCI объявила о своих планах внедрения к лету этого года системы оплаты в зависимости от использования (такая система уже действует для PVC).

AT&T стала первой предлагать SVC на базе ATM. В 1996 году она решила дополнить пакет услуг frame relay InterSpan и увеличила скорость с 14,4 Кбит/с до 28,8 Кбит/с. Кроме того, AT&T расширила спектр услуг WorldSource глобальной сети frame relay. Заказчики могут установить соединения PVC между несколькими офисами в необходимом им сочетании. В рамках WorldSource многонациональные компании имеют возможность обращаться к местному представителю за заказом, поставкой, обслуживанием и для оплаты.

Летом 1997 года Sprint представила услуги frame relay для локальных сетей и для сетей SNA. Кроме того, с этого года она собирается начать предоставлять голосовые услуги frame relay. Также Sprint объявила о снижении платы за PVC и о новых соглашениях об уровне услуг, благодаря которым пользователи смогут оценить производительность по таким показателям, как пропускная способность, время отклика и доступность сети. В настоящее время постоянные виртуальные соединения компании имеют пропускную способность 1,544 Мбит/с.

Помимо ведущих телекоммуникационных компаний услуги frame relay предоставляют и другие сервис-провайдеры. Например, Infonet Services предлагает полностью управляемые услуги frame relay в 42 странах. Компания имеет собственную сетевую магистраль, причем она построена на коммутаторах Passport Magellan компании Northern Telecom. Infonet предоставляет маршрутизаторы от Cisco Systems и Bay Networks и FRAD компании ACT Networks в качестве оборудования в помещении заказчика.

Infonet использует собственную схему задания приоритетов для трафика данных и голоса. Компания устанавливает FRAD в помещении заказчика и подключает их к своей магистрали по выделенным линиям. Данные передаются по PVC.

Global Frame Relay компании Infonet предоставляет услуги нескольких уровней, причем для каждого из них заказчик может выбрать любую скорость в диапазоне от 4 Кбит/с до 1,024 Мбит/с.

Кумар Шах, старший директор по маркетингу в Hughes Network Systems, подчеркивает важность правильного маркетинга виртуальных каналов. "Покуда операторы думают, что просто предоставляют канал, они будут продолжать предлагать SVC как услугу, - развивает свою мысль Шах. - Но если операторам не безразличны приложения конечных пользователей, будь то Intranet, голос по frame relay, голос по IP, видео по frame relay или видео по IP, им стоит воспользоваться преимуществами SVC для поддержки конкретных приложений".

ИНСТРУМЕНТЫ И ЦЕНЫ

Один из основных моментов, на который вы должны обратить внимание при выборе оборудования для виртуальных каналов, - это его интеллектуальность, а также способность выполнять широкий спектр функций (данный атрибут получил название "многофункциональность").

Рынок коммутаторов/FRAD постоянно предлагает какие-либо новинки (например, устройства доступа в глобальную сеть от Motorola Information Systems Group). MPRouter производства Motorola консолидирует трафик унаследованных систем, данные локальной сети и речь от удаленных узлов и обеспечивает приоритезацию трафика SVC, приоритезацию протоколов по типу трафика и функции счетчика.

Пограничный коммутатор Radiant CX5000 производства Hughes Network Systems предназначается операторам связи, но может использоваться и в крупных корпоративных сетях. Он выполняет функции магистрального оборудования frame relay и ATM, а также коммутатора доступа для frame relay, IP, SNA и X.25.

Среди других производителей оборудования можно отметить Hypercom, Netrix, Alcatel Data Networks и IBM.

Что касается программного обеспечения, Cabletron Systems разработала приложение для контроля сети frame relay из конца в конец, а также для определения статуса PVC с платформы управления Spectrum. Cabletron заявляет, что Spectrum Frame Relay Manager может управлять любым FRAD, если он поддерживает Frame Relay MIB (RFC 1315) для сбора данных SNMP.

Другой пример - Virtual Port Service Manager от Advanced Computer Communications. Он представляет собой систему на базе Java для концентраторов удаленного доступа Tigris. Система предназначена для операторов и провайдеров Internet.

Плата за услуги frame relay складывается главным образом из оплаты за доступ (в том числе местному оператору связи), за порт и за максимальную скорость порта (совокупную скорость всех виртуальных соединений на конкретном порту). Она включает также оплату за PVC и за конкретный CIR.

Кроме того, за дополнительную плату операторы могут предоставлять такие услуги, как коммутируемый доступ, управление сетью и восстановление после аварий.

В большинстве своем сервис-провайдеры взимают фиксированную ежемесячную плату. Тем не менее MCI выставляет счета за PVC в зависимости от их использования.

Примеры политики в области цен в случае SVC приведены в документе "SVC - шаг навстречу потребностям рынка", написанном TeleChoice при поддержке Hughes Network Systems. Среди этих подходов - оплата по единой ставке, плата за вызов и оплата в зависимости от использования порта (см. Таблицу 2).

Оплата по единой ставке предполагает фиксированную ежемесячную плату. При всех достоинствах такой предсказуемости расходов для заказчика сервис-провайдеры вряд ли смогут долго придерживаться такой ценовой политики, особенно с ростом загруженности сети.

Плата за вызов опирается на гораздо более сложную схему. Она зависит от таких факторов, как класс услуги и/или продолжительность вызова, занимаемая вызовом пропускная способность или количество переданных за время вызова кадров/ячеек.

Оплата в зависимости от использования порта производится ежемесячно в соответствии с показаниями счетчиков кадров/ячеек. Отчасти она зависит от величины трафика для каждого отдельного класса услуг.

Некоторые советы и идеи, как сократить затраты на виртуальные соединения, читайте во врезке "Frame relay для экономных".

СОГЛАСНО ПЛАНУ

В области стандартов Frame Relay Forum.4 (FRF.4) определяет необходимые сообщения и процедуры для установления SVC. Он описывает три этапа для вызова SVC: установление вызова, передачу данных и разрыв соединения.

Совсем недавно Frame Relay Forum установил два соглашения относительно реализации, имеющие непосредственное отношение к виртуальным каналам. FRF.11 определяет передачу голоса по frame relay, при этом УАТС можно связать одинаковым образом с помощью постоянных виртуальных соединений frame relay. Он также предусматривает возможность передачи оцифрованной речи одновременно с данными и описывает необходимые для ее передачи форматы кадров и процедуры.

FRF.12 описывает фрагментацию frame relay. Согласно этой схеме передающие DTE и DCE могут разбивать длинные кадры данных на ряд коротких кадров, собираемые затем в исходном виде принимающим DTE или DCE.

Фрагментация позволяет контролировать задержку, а также ее вариацию, когда трафик реального времени передается через тот же интерфейс, что и данные. Она дает возможность использовать один и тот же интерфейс типа "пользователь-сеть" (User-to-Network Interface, UNI) или "сеть-сеть" (Network-to-Network Interface, NNI) и/или PVC в таких режимах передачи, при которых крупные кадры данных чередуются с пакетами протоколов реального времени. Данная схема имеет достаточную гибкость в ситуациях, когда приходится иметь дело с непредсказуемой средой передачи.

Основное соглашение о реализации позволяет создать структуру, с помощью которой системы "голос-поверх-frame-relay" могут взаимодействовать друг с другом. В целях дальнейшего развития технологии это соглашение форума Voice over IP (VOIP Forum) призвано ограничить максимальное число транзитных узлов.

И Frame Relay Forum, и ATM Forum предпринимают со своей стороны усилия по разработке спецификации для обеспечения интероперабельности этих протоколов.

IETF разработала стандарт под названием Next Hop Routing Protocol. Его цель - обеспечить совместимость между коммутируемыми виртуальными каналами frame relay и приложениями IP за счет устранения необходимости в установлении соответствия между IP и SVC вручную. Для получения адресной информации маршрутизаторы или другое оборудование в сети будут запрашивать сервер трансляции адресов.

ТЕХНОЛОГИИ ЗАВТРАШНЕГО ДНЯ

Дальнейшее развитие PVC и SVC может пойти разными путями. Однако общие прогнозы - чтобы пользователи знали, что их может ждать, - сделать все же можно.

"Одни и те же пары конечных узлов будут связаны большим числом соединений, - считает Дженкинс из TeleChoice. - В некоторых случаях они будут представлять собой комбинацию PVC и SVC".

Другим важным достижением станет, по мнению того же Дженкинса, появление более сложных соглашений об уровне обслуживания, причем некоторые из них могут оговаривать множество различных нюансов.

Некоторые специалисты предсказывают изменения в том, как виртуальные соединения будут использоваться. "Многофункциональные аспекты frame relay в ближайшее время будут привлекать к себе наибольшее внимание", - говорит Ларсон из Motorola. Он прогнозирует также увеличение спроса на виртуальные соединения для некоторых конкретных приложений типа настольных видеоконференций и телефонии.

PVC и SVC как будто специально придуманы для обеспечения важнейших функций в сетях будущего. Реализующая гибкие и разнообразные функции технология принесет хорошие деньги своим адептам. Виртуальные соединения входят в полосу удач.

ПОЧЕМУ SVC НЕ ПОЛУЧИЛИ ШИРОКОГО РАСПРОСТРАНЕНИЯ

SVC на обочине?

Если коммутируемые виртуальные соединения обладают столь значительными преимуществами, то почему они не получили широкого распространения? Однозначного мнения на этот счет нет.

"Мы ждем - не дождемся, когда американские операторы связи воплотят в жизнь SVC, - говорит Эрик Ларсон, старший менеджер по маркетингу в Motorola Information Systems Group. - Мы с радостью восприняли известие, что MCI и Sprint в этом году собираются приступить к их реализации".

Другие указывают на отсутствие необходимого оборудования для помещений заказчика, хотя, как мы увидим позже, эта ситуация начинает меняться.

Со своей стороны Том Дженкинс, консультант по широкополосной связи из TeleChoice, приводит более основательные причины такой задержки. Одна из них - отсутствие заметного спроса на подобные услуги.

Дженкинс сообщает еще одно свое соображение относительно SVC: "Если я являюсь провайдером услуг frame relay, то я знаю, сколько потребители должны заплатить мне каждый месяц, т. е. могу прогнозировать свои доходы, - поясняет он. - Если плата, как в случае SVC, взимается в зависимости от использования, то какой доход я получу в этом месяце? А в следующем? А в следующем за ним? А если все заказчики решат перейти на SVC? Какой доход я стану получать тогда?

Дело не только в том, что сервис-провайдерам спокойнее получать фиксированную прибыль, но и в том, что они могут вообще лишиться части прибыли, предоставляя SVC. А если рынок не заставляет вас предоставлять эти сервисы, зачем рисковать?"

Другой важный фактор, о котором часто забывают, - это отсутствие систем поддержки и оплаты. "В настоящее время сервис-провайдеры не имеют измерительных систем для поддержки сервисов с оплатой в зависимости от использования, - говорит Дженкинс. - Именно поэтому они взимают фиксированную плату за Internet и frame relay. Многие из них не предлагают SVC по той простой причине, что они не в состоянии измерить, как часто и в каком объеме используются SVC".

УМНЫЙ ПОКУПАТЕЛЬ НАЙДЕТ, КАК СЭКОНОМИТЬ

Frame relay для экономных

Появление частных/коммутируемых виртуальных каналов (Private Virtual Circuit/Switched Virtual Circuit, PVC/SVC) может обернуться благом для одних и проклятьем для других потенциальных потребителей. С одной стороны, наличие большой нерегулируемой территории должно способствовать повышению роли потребителей как регулятора ценовой политики сервис-провайдеров. С другой стороны, отсутствие опыта использования чревато неожиданными просчетами. В этой небольшой заметке мы попытались дать некоторые советы относительно того, какое направление выбрать.

Том Дженкинс, консультант по широкополосным сетям в TeleChoice, отмечает, что при определенных условиях SVC с оплатой за использование становятся дороже PVC. При развертывании сети на базе виртуальных каналов заказчик может начать исключительно с SVC. Это позволит собрать данные о том, как часто и каким образом данные соединения используются.

Вооруженный собранными за месяц или два данными, заказчик сможет принять обоснованное решение относительно экономичности перевода некоторых SVC на PVC.

Здравомыслящий заказчик сервисов PVC/SVC потребует от сервис-провайдера отчета о соединениях с такой информацией, как число переданных, а также число недоставленных и помеченных как разрешенные на отбраковку кадров.

Другая потенциальная возможность сэкономить на оборудовании состоит в выделении для различных типов трафика одного идентификатора соединения канального уровня (Data-Link Connection Identifier, DLCI). DLCI уникальным образом идентифицирует конкретную конечную точку PVC среди вашего оборудования.

Приобретение собственного инструментария управления может оказаться вполне оправданным с финансовой точки зрения - все зависит от приложений. Примером такого инструментария может служить NetScout Manager Plus компании NetScout Systems (ранее Frontier Software).

Эта система на базе RMON измеряет целый ряд переменных прикладного уровня, а также функциональные характеристики локальной сети, интерфейса, устройства и др. на протяжении соединения frame relay. Она позволяет управлять PVC в этих сетях во многом так же, как и сегментами в локальных сетях.

Среди других предложений - CSU/DSU с усовершенствованными агентами SNMP, такие как DSU с мониторингом кадров DataSmart 680 компании ADC Kentronix.

Ресурсы Internet

ATM Forum www.atmforum.com
Distributed Networking Associates www.webtorials.com
Frame Relay Forum www.frforum.com
Internet Engineering Task Force www.ietf.org
TeleChoice www.telechoice.com.