A cura di Salvatore Valerio (prima parte)

Il Frame Relay è uno standard industriale definito dal CCIT (Consultative Committee for International Telegraph and Telephone) e ANSI (American National Standards Institute), che definisce un processo per inviare dati sopra una rete di dati pubblica (Public Switched Data Network). Inoltre è definito ancora nelle specifiche ITU-T.

Il FRAME RELAY è una tecnologia di comunicazione per reti avanzate WAN a commutazione di pacchetto che ha una alta performance e che trasmette dati di lunghezza variabile divisi in pacchetti (Tecnologia a packet switched), e che usa PVC (Permanent Virtual Circuits) su reti digitali. E’ una tecnologia orientata alle connessioni. E’ un metodo flessibile di connettere LAN su collegamenti Frame Relay WAN. Ogni pacchetto viaggia attraverso una serie di switch in una rete Frame Relay per raggiungere la sua destinazione. Grazie alla migliore qualità di una rete digitale, viene integrato nel frame relay un minor numero di funzionalità per la correzione degli errori di quante se ne trovano in reti tipo X.25, il che produce velocità di trasmissione più elevate e che fa del Frame Relay una tecnologia virtualmente priva di errori. Infatti il frame relay opera a livello fisico e data-link del modello ISO-OSI, e si affida ai protocolli di livello superiore (come ad esempio il TCP) per la correzione degli errori.

Il Frame Relay era originalmente concepito come un protocollo per essere usato sopra interfacce ISDN.

Oggi , il Frame Relay è un standard industriale, un protocollo switchato di livello data link che gestisce Circuiti Virtuali Multipli e che usa l’incapsulazione HDLC (High-level Data Link Control) tra le apparecchiature connesse.

Una rete Frame Relay non è una semplice connessione fisica tra due endpoint ma è un percorso logico nella rete. Questo percorso logico è chiamato Circuito Virtuale (VC) cioè, si usano circuiti virtuali per connettersi attraverso un servizio orientato alla connessione. Ovvero la tecnologia Frame Relay è basata sul concetto di usare circuiti virtuali (VC) che sono circuiti Full-Duplex, questo significa che possono simultaneamente trasmettere e ricevere dati.

I circuiti virtuali

Le apparecchiature completamente meshate si possono vedere come una unica entità, i cui singoli elementi devono tutti essere collegati tra loro. La formula che definisce il numero delle connessioni necessarie per collegare completamente tutte le apparecchiature in una WAN è: (N* (N – 1))/2.

Dove N è il numero delle apparecchiature che si possono meshare completamente. Per esempio se si hanno quattro Router che bisogna interconnettere con delle linee, si avrebbe bisogno di (4* (4 – 1))/2 = 6 linee collegate. Questo significa che ogni router necessita di tre collegamenti  e tre Interfacce (una per ogni destinazione) si avrebbe così bisogno di un totale di 6 linee affittate per avere una rete completamente meshata.

Questo processo, evidentemente può divenire piuttosto costoso quando parliamo di reti di grandi dimensioni; e non solo quando si guarda al costo delle linee affittate, ma anche dell’hardware richiesto (cioè del numero di interfacce sui Routers). 

Vantaggi di Frame Relay con VC 

Un vantaggio enorme che ha il Frame Relay, è che il numero dei collegamenti fisici richiesti è solamente uno. 

Il Frame Relay risolve questo problema usando circuiti virtuali per i collegamenti invece di collegamenti fisici  separati. 

Con il Frame Relay, si ha bisogno solamente di un collegamento fisico verso la WAN, e poi con l'uso di VC (Circuiti Virtuali)può offrire collegamenti logici tra le apparecchiature. Usando l’esempio precedente di quattro Routers, ogni Router può avere bisogno solamente di un'interfaccia fisica per connettersi assieme agli altri Routers. Si avrebbe ancora bisogno di 6 collegamenti per i 4 routers, ma questi collegamenti  sono dei circuiti virtuali (VC) invece di 6 linee fisiche affittate. Sul solo collegamento fisico di un router, si avrebbero perciò, tre VC  connettendo insieme tutti Routers. La Figura da un esempio di questo:

Frame Relay con rete che è pienamente meshata. 

Nell'esempio con 4 routers pienamente meshati, ogni router ha bisogno solamente di un'interfaccia fisica,  ma ancora richiederebbe tre collegamenti per raggiungere tutte le destinazioni. In questo caso i tre collegamenti sono VC,  i collegamenti logici  traversano il solo collegamento fisico dal Router DTE verso il corriere (Switch Frame Relay) DCE. 

Un altro vantaggio di usare Frame Relay è che mentre aggiungere un VC è semplice e richiede poco tempo, aggiungere un nuovo collegamento fisico è molto difficile perché richiede molti lavori per la posa del cavo con gli inevitabili intoppi burocratici e prende generalmente tra le quattro e le otto settimane almeno. Con il Frame Relay invece, una volta che il collegamento fisico è installato tra il DTE e DCE, un VC può essere aggiunto, può essere cambiato, o può essere cancellato  in una questione di giorni, se non di ore.

Oggi ci sono due tipi di collegamenti di VC: 

• Circuiti Virtuali  Permanenti (PVC) che è simile ad una linea affittata. 
• Circuiti Virtuali Switchati (SVC) è simile ad un collegamento circuito switchato tipo il telefono. 

Cisco sostiene entrambi i tipi di circuiti PVC e SVC, per i suoi Routers. 

Per configurare l’SVC su un Router Cisco, si ha bisogno almeno della versione 11.2 dell'IOS CISCO.

PVC (Permanent Virtual Circuit)

Un PVC è una connessione di rete permanente, che non termina quando il trasferimento dei dati è completato. E’ chiamato permanente perché è simile ad una linea affittata cioè, è usata per frequenti e consistenti trasferimenti di dati tra DTE. Il PVC è settato da un operatore di rete fra due Routers per trasportare traffico attraverso la rete. Un PVC è definito inizialmente come un collegamento tra due luoghi o endpoints.Uno svantaggio del PVC è che richiede molta configurazione per essere settato la prima volta, così essendo un tipo di circuito Virtuale non flessibile: se il PVC va a vuoto, non c'è un rebuilding/rerouting dinamico del PVC dopo la caduta della linea. Comunque una volta che il PVC sta su e funziona regolarmente, continua a lavorare cioè, il circuito tra i due DTE anche se non viene trasmesso niente continua a rimanere su e non viene terminato. Così, il PVC è come un circuito dedicato punto-a-punto. Il PVC è molto popolare perché offre un'alternativa economica alle linee affittate. Implementare un  PVC richiede una pianificazione completa, una conoscenza dei modelli di traffico e dell’utilizzazione della bandwidth.  Probabilmente uno dei più grandi vantaggi di usare dei PVC è che molto semplice da configurare rispetto all’ SVC. Questa è probabilmente la ragione principale per cui si vedono più circuiti per Frame Relay settati con soluzioni PVC piuttosto che SVC.

SVC  (Switched Virtual Circuit)

I Circuiti virtuali switchati sono percorsi disponibili su chiamata cioè, sono connessioni temporanee create per ogni trasferimento di dati tra due DTE attraverso una rete Frame Relay, e sono terminati quando il trasferimento di dati è terminato. Stabilire un circuito SVC è comparabile al normale uso del telefono. Gli utenti specificano un indirizzo di destinazione simile ad un numero di telefono. Questo numero di telefono è spedito allo switch del telefono del corriere, che usa le informazioni nel numero telefonico per trovare la destinazione, e costruire il circuito telefonico. Una volta che il circuito è costruito, il telefono suona e quando la persona all’altro capo risponde al telefono, si può cominciare a parlare. Quando la conversazione è terminata, si appende il telefono e gli interruttori telefonici del corriere tirano giù il circuito virtuale telefonico. 

L’SVC lavora sotto una premessa simile. Ad ogni apparecchiatura è assegnato un indirizzo unico (simile ad un numero telefonico). Per giungere ad una destinazione, si deve sapere il numero telefonico della apparecchiatura di destinazione. Quando il Router ha bisogno di preparare un SVC per una destinazione. La rete (in opposizione al PVC dove un operatore centrale di rete configura tutta la rete) spedirà quindi il Frame corrispondente con l’indirizzo di destinazione (numero telefonico) allo switch di Frame Relay.. 

Presumendo che lo switch di Frame Relay sà dove si trova la destinazione dell’SVC, e trovando una accoppiata nella sua tabella di indirizzi di destinazione, preparerà poi l’SVC alla apparecchiatura destinazione di Frame Relay e notificherà ad entrambi i lati che un SVC è costruito, e che entrambi i lati possono cominciare ad usarlo per trasferire informazioni. Un vantaggio del SVC è che questi circuiti sono provvisori il che vuole dire che costano in genere meno di un PVC, presumendo che non si stanno usando per lunghi periodi di tempo: più a lungo vengono usati i circuiti SVC più aumentano i costi.

Se si usa troppo a lungo un circuito SVC, questo verrebbe a costare effettivamente più di un PVC. Pertanto bisogna scegliere, quando si configura un circuito se è più economico utilizzare un SVC o un PVC.

Comunque un SVC è un collegamento temporaneo, usato generalmente quando c’è una sporadica trasmissione di dati tra apparecchiature DTE attraverso una rete Frame Relay, il circuito se non viene usato dopo un periodo di tempo definito, viene terminato automaticamente da un temporizzatore.

Il PVC se usato per lungo tempo costa molto meno di un SVC.

In più nell’SVC ogni apparecchiatura ha bisogno di un indirizzo di SVC, e poi ancora si ha bisogno del tipo di tabella di indirizzi e del protocollo dei suoi vicini remoti, come IP, IPX, ed AppleTalk, e degli indirizzi di SVC che queste apparecchiature remote stanno usando. Questo può ammontare a molta configurazione da parte dell’amministratore di rete. In più, ogni volta che c’è la necessità di connettersi ad una destinazione, un SVC deve essere costruito (presumendo che non esiste attualmente). Questo vuole dire che c'è un'opportunità che qualche volta che i SVC andranno a vuoto. Motivo questo per l’amministratore per tirare fuori i suoi strumenti per diagnosticare i problemi di rete, e probabilmente dovrà chiamare il corriere di trasporto dati  per risolvere il problema. Configurare un SVC non è semplice come con il PVC. 

Parlando di VC  nel Frame Relay generalmente ci si riferisce al PVC.

I servizi orientati alla connessione comprendono tre fasi:

Fase 1 - Nella fase di stabilimento della connessione, viene determinato tra il DTE sorgente e il DTE di destinazione, fra i tanti percorsi possibili un solo ed unico singolo percorso cioè, si stabilisce un VC un Circuito Virtuale. Un VC è un concetto logico che rappresenta il percorso che fa il frame tra due DTE.  Le risorse sono da questo momento riservate per assicurare una consistente velocità di servizio.

Fase 2 - Durante la fase del trasferimento dei dati, i dati sono trasmessi sequenzialmente sopra il percorso stabilito, arrivando così a destinazione nello stesso ordine così come sono stati spediti.

Fase 3 - La fase di terminazione della connessione tra sorgente e destinazione avviene quando la connessione non è più necessaria.

Le interfacce della rete Frame Relay possono essere della rete pubblica o possono appartenere ed essere proprietarie dello user finale, e servire una singola impresa. Le apparecchiature dell’user includono computer server ecc.   le apparecchiature della rete pubblica Frame Relay  includono switch, router, CSU/DSU, o possono essere multiplexate.

Le apparecchiature attaccate ad una rete WAN Frame Relay cadono quindi in due categorie generali: DTE (Data Terminating Equipment) e DCE (Data Circuit-terminating Equipment).

Le DTE sono generalmente riferite come le apparecchiature di un user e sono Routers e FRAD (Frame Relay Access Devices) e possono essere proprietarie o affittate, una FRAD è una apparecchiatura specializzata e progettata, per provvedere a connettere una LAN e una WAN Frame Relay.

Le apparecchiature di rete DCE (Data Circuit-terminating Equipment), sono riferite come le apparecchiature di un provider di servizi di trasporto dati, e il loro scopo è quello di provvedere al clocking e ai servizi di switching in una rete.

Lo standard Frame Relay definisce solo le interazioni tra le apparecchiature frame relay e gli switch che trasportano le informazioni. Come cioè, il modo in cui le informazioni sono trasportate attraverso la rete ovvero nella cloud da DCE a DCE non è parte del Frame Relay Standard.

Terminologia Frame Relay

Access rate -  La velocità di clock (velocità di porta) del collegamento (loop locale) alla cloud del Frame Relay. È la velocità alla quale i dati viaggiano in o fuori dalla rete.  

Data-link connection identifier (DLCI)- Un numero che identifica il punto finale in una rete di Frame Relay. Questo numero ha un significato solamente nella rete locale. Lo switch Frame Relay mappa il DLCI tra una coppia di Routers per creare un circuito permanente virtuale.  

Local management interface (LMI)- Un standard di signaling tra l’attrezzatura del cliente (CPE) e lo switch di Frame Relay che è responsabile per la gestione del collegamento e del mantenimento dello status tra le apparecchiature. LMI può includere il supporto per un meccanismo di keepalive che verifica se i dati stanno fluendo sul collegamento; un meccanismo di indirizzamento multicast che può fornire al sistema di servizio di rete il suo DLCI locale; un indirizzamento multicast , permette ad alcuni DLCI di essere usati come indirizzamento multicast (destinazione multipla) e l'abilità di dare al DLCI un significato globale (intera rete Frame relay), piuttosto che significato solo locale (DLCI viene usato solamente verso lo switch locale); ed un meccanismo di status che offre uno status esterno sul DLCI conosciuto verso lo switch. Ci sono diversi tipi di LMI, e i Routers hanno necessità di sapere quale tipo di LMI è usato. Tre tipi di LMI sono supportati: cisco, ansi, e q933a.  

Committed information rate (CIR)- La percentuale di trasmissione garantita, in bits al secondo che il provider di servizio provvede a fornire. 
 
Committed burst (Bc)- Il numero di massimo di bits che lo switch è d'accordo a trasferire in un intervallo di tempo.  

Excess burst (Be)- Il numero di massimo di bits non impegnati che lo switch di Frame Relay tenta di trasferire oltre il CIR. L’excess burst è dipendente dalle offerte fatte disponibili dal vendor. Tipicamente, l’excess burst è limitato alla velocità di porta del loop di accesso locale.  

Forward explicit congestion notification (FECN)- un bit settato in un Frame che notifica a un DTE terminale che le procedure per evitare la congestione dovrebbero essere iniziate dall'apparecchiatura che spedisce i frame. Quando uno switch di Frame Relay riconosce una congestione nella rete, spedisce un frame con il bit FECN settato ad 1 all'apparecchiatura di destinazione, questo indica che è avvenuta una congestione.
  
Backward explicit congestion notification (BECN)- un bit settato in un Frame che notifica a un DTE sorgente che le procedure per evitare la congestione dovrebbero essere iniziate dall'apparecchiatura che spedisce. Come mostrato più avanti in Figura quando uno switch di Frame Relay riconosce la congestione nella rete, spedisce un frame con il bit BECN settato ad 1 al Router sorgente, che istruisce il Router a ridurre la velocità alla quale sta spedendo i pacchetti. Se il Router riceve un BECN durante l'intervallo di tempo corrente, diminuisce la percentuale di trasmissione del 25%.  

Discard eligibility (DE) indicator- Un bit settato ad uno che indica che il Frame può essere scartato in preferenza rispetto agli altri Frames se accade una congestione. Quando il Router scopre una congestione di rete, pacchetti con i bit di DE settati ad 1 saranno droppati per primi dallo switch Frame Relay. I bit di DE sono settati sul traffico sottoscritto in eccesso (ovvero, il traffico che è stato ricevuto dopo che il CIR è stato superato). 
 

Il Bisogno di Meccanismi di Signaling 

Quando il Frame Relay fu inizialmente proposto, è stato basato su una semplice regola: tenere il più semplice possibile il protocollo di rete, e lasciare che i protocolli di strato più alti delle apparecchiature terminali, si preoccupino degli altri problemi e della correzione degli errori. Ma studiando ulteriormente il protocollo, divenne evidente  alle organizzazioni di standardizzazione, che la realizzazione pratica delle reti frame relay nel mondo reale avrebbe avuto bisogno, di specificare meccanismi di signaling per gestire tre importanti problemi: 

o consentire alla rete di segnalare che esiste una congestione  

o Rivelare lo status dei collegamenti (PVC) 

o Setting up delle nuove chiamate (SVC) 

Anche se questi meccanismi aggiungono complessità al Frame Relay, gli standard hanno preso un importante provvedimento che permette al Frame relay di base di rimanere semplice: l'uso di meccanismi di signaling infatti è opzionale. Ovvero, un venditore non è costretto a perfezionare queste caratteristiche. Senza i meccanismi di signaling, l'interfaccia Frame Relay risultante, sarebbe ancora conforme con lo standard e i dati potranno ancora fluire in rete. Coi meccanismi di signaling, comunque la produttività della rete, il tempo di risposta degli utenti, l'efficienza della linea e l’uso degli host è migliorata. 

Guardiamo come questi meccanismi di signaling del Frame Relay lavorano. 

Meccanismi della Notificazione della congestione 

I meccanismi di gestione di congestione, come gli altri meccanismi di signaling sono opzionali. L'importanza della gestione della congestione è illustrata nella Figura . 

Il traffico che entra nella rete è stato chiamato “offered load”. Nell’immagine vediamo la rappresentazione di un flusso di frame cioè, del carico offerto e vediamo che i frame 1, 2, 3, vengono spediti sulla rete aumentando, linearmente la produttività  fino ad arrivare al punto A del grafico, detto anche Committed burst (Bc) che è il numero massimo di bits che lo switch è d'accordo a trasferire in un intervallo di tempo. Ovvero quando i pacchetti di dati si trovano nella parte verde del grafico, i pacchetti partono e arrivano tutti a destinazione, perché si trovano nell’area conosciuta come CIR Committed information rate, che è la percentuale media di trasmissione garantita, in bits al secondo, che il provider di servizio provvede a fornire ad un VC.

Successivamente un aumento del carico del traffico cioè i frame 4 e 5 raggiungono e superano il punto A Committed burst (Bc) che rappresenta l’inizio dell’area congestione segnata in giallo, ovvero il punto dove il corriere che ha una capacità supplementare di bandwidth, continua a trasmettere i dati, però il corriere marcherà questi frame come Discard elegibility cioè, setterà ad 1 il bit DE nell’header del Frame. Questo  significa che questi frame in caso di congestione sono scaricabili.

Marcando in questo modo la cornice, il corriere di rete tratterà queste cornici come delle cornici a bassa priorità. Da notare che se c’è abbastanza bandwidth nella rete, il corriere trasporterà le cornici di DE alla loro destinazione. Comunque, appena avviene un problema di congestione, le cornici con il bit di DE settato ad 1 sono le prime cornici ad essere droppate.

Il flusso dei dati continua ancora ad aumentare con i frame 6 e 7, e raggiunge e supera lo stato di severa congestione (punto B),  detto anche Excess burst (Be) che è il numero massimo di bits, che lo switch di Frame Relay tenta di trasferire su un VC oltre il CIR. A questo punto tutti i frame verranno droppati. L’excess burst dipende dalle offerte disponibili dal vendor. Tipicamente, l’excess burst è limitato alla velocità del collegamento fisico dall'utente allo switch di Frame Relay. Da questo punto in poi la produttività effettiva della rete comincia a decrescere, poiché vi saranno delle ritrasmissioni a seguito della perdita dei pacchetti di dati trasmessi.

Nell’area di severa congestione segnata in rosso, la produttività complessiva della rete può diminuire drasticamente, e l'unico modo di recuperare per le apparecchiature di un utente è di ridurre il traffico offerto. Per questa ragione, molti meccanismi sono stati sviluppati, per notificare alle apparecchiature di un utente che sta avvenendo una congestione, e che dovrebbero ridurre il carico offerto. La rete infatti, dovrebbe essere capace di scoprire autonomamente quando sta avvicinandosi alla congestione (nel Punto A), piuttosto che aspettare di arrivare fino al Punto B, e prima di notificare alle apparecchiature terminali DTE la necessità di ridurre il traffico. La prima notificazione se fatta quando si arriva al punto A, può evitare la congestione severa. (Tecniche di gestione della congestione a ciclo chiuso).

Le specificazioni ANSI sono molto chiare sui meccanismi che indicano l'esistenza della congestione nella rete. Ci sono tre tipi di meccanismi per minimizzare, scoprire e recuperare le situazioni di congestione, un effetto questo che offre il controllo del flusso: 

• Notificazione di Congestione Esplicita 
• Discard eligibility 
• Notificazione di congestione Implicita. 

Questi meccanismi usano dei specifici bits contenuti all'interno della Header di ogni Frame. L'ubicazione di questi specifici bit (FECN,BECN e DE) è mostrato nella Figura sui campi del Formato Frame Relay.

I campi del Formato Frame Relay

Il Frame  della configurazione Frame Relay è mostrato nella Figura. I campi Flag indicano l'inizio e fine del Frame. A Seguire il campo Flag principale è il campo Address (Frame Relay Header) di due bytes. Dieci bit di questi due bytes costituiscono il circuito attuale ID (ovvero, il DLCI). 

I seguenti sono i campi Frame del Frame Relay : 

Flag- Indica l'inizio e la fine del Frame Frame Relay.  

Address - Indica la lunghezza del campo Indirizzo. Anche se gli indirizzi Frame Relay sono attualmente lunghi due byte, i bits di Indirizzo lasciano spazio per la possibile estensione di Indirizzi in futuro. L'ottavo bit di ogni byte del campo address è usato per indicare l'indirizzo. Il campo Indirizzo contiene le seguenti informazioni:  

• DLCI Value - Indica il valore di DLCI. Consiste in dieci bit del campo Indirizzo.Il DLCI è il numero del circuito frame relay ed ha significato locale e che corrisponde verso una particolare destinazione.
• C/R – Command /Response bit (application specific – non modificato dalla rete) è il bit che segue il più significativo dei byte di DLCI nel campo Address. Il bit C/R non è correntemente definito.
• EA – Extended Address è usato per indicare il byte dove il valore di EA sia 1 ed è nell’ultimo campo di indirizzo. Se il valore è 1, cosi che il byte corrente sia determinato per essere l’ultimo ottetto di DLCI. Anche se le realizzazioni correnti di Frame Relay oggi usa tutti e due gli ottetti di DLCI, questa capacità lascia spazio a DLCI più lunghi per essere usati nel futuro
•  Congestion Control - Tre bit nel campo di indirizzo del Frame Relay  notificano i meccanismi di congestione. Questi sono i bits :

§ FECN (Forward Explicit Congestion Notification) -  questo valore nel Frame Frame relay è settato dallo switch di trasporto che indica una congestione nel trasporto verso la apparecchiatura di destinazione alla fine del circuito virtuale

§ BECN (Backward Explicit Congestion Notification) – questo valore è settato verso la destinazione DTE (apparecchiatura di Frame Relay)nel frame per indicare la congestione (dalla sorgente verso la destinazione) verso la sorgente del Frame Relay (la sorgente  DTE-Router) che agisce in conseguenza di questo messaggio diminuendo la velocita dei dati del 25%. Qualche volta lo switches può generare dei Frames BECN per velocizzare il processo di notificazione congestione. La sorgente può così adattare la sua velocità sul circuito virtuale

§ DE (Discard Eligibility)  - questo campo è usato per  marcare un Frame come un Frame a bassa priorità. Questo può essere fatto manualmente o il trasportatore farà questo per un Frame che eccede i valori CIR.

• EA – Extension bit (consente indicazioni di 3 o 4 byte header)

Data - campo di lunghezza variabile che contiene dati incapsulati di livello superiore.  

FCS – Frame check sequenze (FCS), usato assicurare l'integrità di dati trasmessi.  

Guardiamo come ognuno di questi meccanismi funziona.

Meccanismi di controllo delle congestioni

Cosa si può fare quando uno switch di Frame Relay esperimenta la congestione?

Il Frame Relay ha un meccanismo standard per inviare informazioni riguardo alla congestione ai due punti finali di un Circuito Virtuale (VC). Questo è il meccanismo di Notificazione di Congestione Esplicita.

Ogni qualvolta uno switch di Frame Relay in una rete esperimenta la congestione in una parte della sua rete, condividerà queste informazioni con i DTE sorgente e destinazione marcando con un bit settato ad 1 il campo appropriato del Frame di Frame Relay. In ogni Frame header di Frame Relay vi sono TRE campi utilizzati nella procedura di congestione cioè, i campi:

  FECN 

  BECN

  DE

FECN  BECN

Come può essere visto nell’immagine, sul Circuito Virtuale tra il Router Sorgente e il Router Destinazione uno switch Frame Relay è colpito dalla congestione cioè, il flusso dei dati che riceve è eccessivamente grande per le sue capacità di inoltro. Questo potrebbe essere causato da un picco provvisorio del flusso di traffico che entra nel nodo dalle varie fonti o da un picco nell'ammontare del traffico sul collegamento verso la destinazione. Lo switch Frame Relay invia verso il DTE di destinazione una notifica di congestione  marcando da 0 ad 1 il campo FECN di un Frame il quale avverte il destinatario che è avvenuta una congestione sul circuito virtuale.

Lo switch invia anche un Frame al DTE sorgente marcando da 0 ad 1 il campo BECN che indica al DTE sorgente che è avvenuta una congestione sul circuito virtuale, questo istruisce il router sorgente a ridurre la percentuale di trasmissione dei pacchetti. Il Router DTE sorgente ridurrà così la percentuale di trasmissione del 25%.

I processi di FECN ed di BECN possono avere luogo simultaneamente su DLCI multipli in risposta alla congestione su una linea determinata o nodo, notificando così la congestione a fonti e destinazioni multiple.

Discard Eligibility 

Frame Relay standard stato che l'apparecchiatura dell’utente dovrebbe ridurre il suo traffico in risposta ad una notificazione di congestione. La realizzazione delle azioni raccomandate dall'apparecchiatura dell’utente darà luogo ad un calo nel traffico nella rete, riducendo con ciò la congestione. Se l'apparecchiatura dell’utente è incapace di rispondere ai meccanismi di signaling, è probabile che ignori semplicemente i segnali di congestione e continui ad emettere come prima i dati alla stessa percentuale. Questo condurrebbe ad aumentare la congestione. In questo caso, come si protegge la rete? La risposta è stata trovata nella regola di base del Frame Relay: se c'è un problema, i dati vengono scartati. Perciò, se la congestione provoca un sovraccarico, più cornici saranno scartate. Questo allungherà i tempi di risposta e ridurrà la produttività complessiva della rete, ma la rete non cadrà. Quando accade una congestione, i nodi devono decidere quali cornici devono scartare. Il più semplice approccio è selezionare dei Frame a caso. L'inconveniente di questo approccio è che massimizza il numero di endpoints che devono iniziare il recupero di errore a causa delle cornici mancanti. 

Un metodo migliore è predeterminare quali cornici possono essere scartate nel caso avvenga una congestione. Questo approccio è portato a termine attraverso l'uso dell'Informazioni Percentuale Impegnata (CIR). Il CIR è la capacità di informazioni media del circuito virtuale. Quando si sottoscrive o si compra un servizio di Frame Relay da un corriere, si specifica un CIR che dipende da quanta capacità di informazioni si pensa avere bisogno per la propria rete. 

In ogni Frame Hader, c’è un bit chiamato Discard Eligibility(DE) (vedi Figura del Frame ). Il bit DE  può essere settato ad uno (1) dall'apparecchiatura di CPE o manualmente, o dallo switch trasportatore se il frame non è conforme al contratto di traffico cioè che eccede il CIR o viene cambiato dalla rete quando la cornice è sul CIR. Quando i bit di DE sono settati ad l, costituiscono i Frame da scartare per primi in risposta a situazioni di congestione. Un Frame con il bit di DE settato ad 1 viene scartato prima di un Frame con il bit DE non settato ad 1 ovvero con il bit di DE a zero(0). Quando lo scartare i Frame con i bit  DE settati ad 1, da solo non è sufficiente per alleviare la congestione severa, tutti i Frame entranti sono scartati senza alcun riguardo al setting dei bit di DE. 

 

Notificazione di Congestione implicita 

I protocolli di strato superiori, come il Protocollo di Controllo del Trasporto (TCP), che opera nelle apparecchiature terminali DTE, ha una forma implicita di scoperta della congestione. Questi protocolli possono riferire che una congestione sta avvenendo, da un aumento del ritardo di andata e ritorno del segnale o per esempio, dalla scoperta della perdita di un Frame. Affidarsi alle caratteristiche del traffico di rete, per indicare una congestione, è noto come notificazione di congestione implicita. 

Questi protocolli di strato superiori furono sviluppati, per investire efficacemente su reti la cui capacità era indeterminata. Tali protocolli limitano la percentuale alla quale spediscono il traffico sopra la rete, ciò vuole dire avere una "finestra" che permette solamente ad un numero limitato di cornici, di essere spedito prima che un riconoscimento venga ricevuto. Quando appare che sta accadendo una congestione, il protocollo può ridurre la sua grandezza di finestra, che riduce il carico sulla rete. Come diminuisce la congestione, la grandezza della finestra gradualmente viene aumentata. 

 

La stessa rettifica di grandezza della finestra è anche il modo normale per le apparecchiature di un utente finale di rispondere ad una notificazione di congestione esplicita - FECN e BECN. Lo stato ANSI standard che notifica la congestione implicita ed esplicita è complementare e può essere usata insieme per migliorare i risultati. 

fine prima parte - continua