Frame-relay

CNAM-Réseaux-B1
Partie I - chap. 6/Réseaux Hauts débits
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.
Support de cours
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Partie I - chap. 6/Réseaux Hauts débits
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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
NNI
Usager 1
Nœud
FR
Nœud
FR
Nœud
FR
Nœud
FR
Usager 2
UNI : User to Network Interface
NNI : Network to Network Interface.
Support de cours
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Partie I - chap. 6/Réseaux Hauts débits
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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
Fonctions de base
Accès et signalisation
I.233
Q.922
Q.933
T1.606
T1.618
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
Support de cours
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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.
Support de cours
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Partie I - chap. 6/Réseaux Hauts débits
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
Support de cours
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FRAME RELAY
Le champ adresse
Champ Adresse étendu
Adresse 1
DLCI
c/r
Adresse 1
DLCI
c/r
Adresse 1
DLCI
c/r
EA
0
EA
0
EA
0
Adresse 2
DLCI
F
E
C
N
B
E
C
N
DE
EA
1
Adresse 2
DLCI
F
E
C
N
B
E
C
N
DE
EA
0
Adresse 3
DLCI
EA
1
Adresse 2
DLCI
F
E
C
N
B
E
C
N
DE
EA
0
Adresse 3
DLCI
EA
0
Adresse 3
DLCI
Valeur du DLCI pour l’adressage de base.
Support de cours
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EA
1
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Fonctionnement général – l’adressage DLCI
Numéro de circuit virtuel entre l’utilisateur et le réseau
Signification locale
Identique au NVL X.25
Station A
Station B
Vers B (DLCI 102)
Vers C (DLCI 100)
Vers A (DLCI 300)
Vers C (DLCI 100)
Station C
Réseau Frame Relay
Vers A (DLCI 200)
Vers C (DLCI 201)
Origine
Station A
Station A
Station B
DLCI
100
102
100
Destination
Station C
Station B
Station C
DLCI
200
300
201
Mécanismes
• Réseau fait la liaison entre DCLI de départ et d’arrivée
• Chaque nœud possède une table de commutation
Support de cours
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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)
Support de cours
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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.
Support de cours
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FRAME RELAY
Traitement des trames en excès.
Be + Bc
Bc
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
Support de cours
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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
BECN
(1) FECN
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
Support de cours
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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)
Support de cours
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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
= 0, sauf CVC (Q.931)
Type de Message
Longueur
Elément d’information
Données
FCS
Support de cours
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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
RESEAU
ETTD
ETTD
Setup
Setup
Call proceding
Connect
Connect
ECHANGE DE DONNEES
Disconnect
Disconnect
Release
Release
Release
completed
Support de cours
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L’ENCAPSULATION
Généralités
Le relais de trames assure le transport de protocoles divers (X.25,
TCP/IP).
Encapsulation ou tunneling
Architecture générale.
Protocole A
EQUIPEMENT 1
EQUIPEMENT 1
Protocole A
Frame
Relay
Relais
A
Protocole A
FR A
Protocole A
Relais
FR A
Protocole A
Encapsulé dans FR
A
Protocole A
Normalisation
• Encapsulation X.25 ANSI/TI.617 Annexe G
• Multi-protocole RFC 1490
Support de cours
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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.
X.25 BOUT en BOUT
X.25
X.25
LAP-B
LAP-B
FR. LAP-D
noyau
FR. LAP-D
noyau
physique
physique
Phys
LAP-B
PHYS
Phys
PHYS
LAP-B
FRAME RELAY
Encapsulation de la trame LAP-B
Fanion
01111110
Adresse Q.922
Fanion
01111110
Adresse LAP-B
Champ Contrôle
GFI
NVL
Type
Données
FCS LAP-D
FCS LAP-B
Fanion
01111110
Fanion
01111110
Support de cours
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Partie I - chap. 6/Réseaux Hauts débits
L’ENCAPSULATION
L’ENCAPSULATION MULTI-PROTOCOLES
Utilise la trame non numérotée de LAP-D
Fanion
01111110
Champ Adresse DLCI
Contrôle 0x03
PAD 0x00
NLPID
Données Utilisateurs
=
PDU
encapsulée
NLPID
Protocole
0x00
0x08
0x80
0x81
0x82
0x83
0xCC
Non valide (PAD)
Protocole Non ISO
SNAP
CLNP
ISO ES-IS
ISO IS-IS
IP
FCS
Fanion
01111110
Champs
• PAD. Utilisé pour l’alignement. Prend la valeur 0x00.
• Contrôle. Valeur 0x03.
• NLPID. Identifie le protocole encapsulé.
Support de cours
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Partie I - chap. 6/Réseaux Hauts débits
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FRAME RELAY
Exemple de routage IP
synoptique
Routeur 1
172.30.3.1
DLCI 4
SO.1
S0.2
DLCI 1
DLCI2
172.30.1.1
DLCI 3
172.30.1.2
172.30.3.2
S1
S2
Routeur 3
Routeur 2
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.
Support de cours
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Partie I - chap. 6/Réseaux Hauts débits
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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
Support de cours
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L’ATM
Architecture générale
Un modèle en 3 couches
Flux de données (SDU)
flux vidéo
flux audio
Couche d'adaptation
et de convergence
AAL
blocs de 48 octets
(cellules)
Couche ATM
ATM
cellules ATM
Couche physique
PHY
bits
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
Support de cours
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Partie I - chap. 6/Réseaux Hauts débits
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L’ATM
Architecture générale (2)
Similaire dans sa conception avec celle de Frame Relay
Station
Station
A
AAL
ATM
phys
Support de cours
B
Segmentation/Réassemblage
Traitement des erreurs
Synchronisation émetteur/récepteur
ATM
phys
Acheminement
Commutation
Contrôle d’erreur
AAL
ATM
phys
ATM
phys
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La cellule ATM
La taille de la cellule ATM est de 53 octets (5 pour l’entête)
Format de l’entête
GFC
VPI
VPI
VCI
VCI
VCI
PTI
CLP
HEC
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.
Support de cours
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Partie I - chap. 6/Réseaux Hauts débits
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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
AAL
ATM
TC
Couche physique
PMD
Média
PDH
SDH
ATM pur
(cellules)
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)
Support de cours
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Partie I - chap. 6/Réseaux Hauts débits
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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.
Circuits
virtuels
Commutation
des CV
Conduits
virtuels
Brassage
des VP
Commutateur/
Brasseur
Brassage
des VP
Brasseur
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
Support de cours
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Partie I - chap. 6/Réseaux Hauts débits
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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
Support de cours
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Partie I - chap. 6/Réseaux Hauts débits
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LA COUCHE AAL
ATM Adaptation Layer
Interface d’accès à la couche ATM pour les équipements
Divisé en deux sous couche
CS
SAR
ATM
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)
Relation
temporelle
Débit
Mode
connexion
Usages
Support de cours
AAL1
AAL2
AAL 3/4 AAL 5
Sensible à la Peu sensible à la stabilité
stabilité
CONSTANT VARIABLE
Connecté
Connecté Connecté
ou non
Emulation de Voix, vidéo Transfert Réseaux
circuit (voix, en mode
de fichiers locaux
vidéo)
compressé
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Partie I - chap. 6/Réseaux Hauts débits
CNAM-Réseaux-B1
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
Support de cours
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Partie I - chap. 6/Réseaux Hauts débits
CNAM-Réseaux-B1
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
TRAME
TRAME
C
S
AAL 5
PDU SAR
S
A
R
PDU SAR
PDU SAR
PDU SAR
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
Support de cours
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