LE FRAME RELAY Introduction

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1 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 1/28

2 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. Usager 1 UNI Nœud FR NNI Nœud FR Nœud FR Nœud FR Usager 2 UNI : User to Network Interface NNI : Network to Network Interface. Support de cours 2/28

3 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 T 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 Support de cours 3/28

4 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 4/28

5 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 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 5/28

6 FRAME RELAY Le champ adresse Champ Adresse étendu Adresse 1 DLCI c/r EA 0 Adresse 2 DLCI F E C N B E C N DE EA 1 Adresse 1 DLCI c/r EA 0 Adresse 2 DLCI F E C N B E C N DE EA 0 Adresse 3 DLCI EA 1 Adresse 1 DLCI c/r EA 0 Adresse 2 DLCI F E C N B E C N DE EA 0 Adresse 3 DLCI EA 0 Adresse 3 DLCI EA 1 Valeur du DLCI pour l adressage de base. Support de cours 6/28

7 FRAME RELAY 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 DLCI Destination DLCI Station A Station A Station B Station C Station B Station C Mécanismes Réseau fait la liaison entre DCLI de départ et d arrivée Chaque nœud possède une table de commutation Support de cours 7/28

8 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 8/28

9 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 9/28

10 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 10/28

11 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 11/28

12 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 12/28

13 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 13/28

14 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 ETTD RESEAU ETTD Setup Call proceding Setup Connect Connect ECHANGE DE DONNEES Disconnect Disconnect Release Release completed Release Support de cours 14/28

15 L ENCAPSULATION Généralités Le relais de trames assure le transport de protocoles divers (X.25, TCP/IP). Encapsulation ou tunneling Architecture générale. EQUIPEMENT 1 Protocole A EQUIPEMENT 1 Protocole A Relais Frame Relay Relais Protocole A A FR A FR A A Protocole A Protocole A Encapsulé dans FR Protocole A Normalisation Encapsulation X.25 ANSI/TI.617 Annexe G Multi-protocole RFC 1490 Support de cours 15/28

16 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 physique Phys FR. LAP-D noyau PHYS FR. LAP-D noyau PHYS Phys LAP-B physique LAP-B FRAME RELAY LAP-B Encapsulation de la trame LAP-B Fanion Adresse Q.922 Fanion Adresse LAP-B Champ Contrôle GFI NVL Type Données FCS LAP-D Fanion FCS LAP-B Fanion Support de cours 16/28

17 L ENCAPSULATION L ENCAPSULATION MULTI-PROTOCOLES Utilise la trame non numérotée de LAP-D Fanion Champ Adresse DLCI Contrôle 0x03 PAD 0x00 NLPID Données Utilisateurs = PDU encapsulée NLPID 0x00 0x08 0x80 0x81 0x82 0x83 0xCC Protocole Non valide (PAD) Protocole Non ISO SNAP CLNP ISO ES-IS ISO IS-IS IP FCS Fanion Champs PAD. Utilisé pour l alignement. Prend la valeur 0x00. Contrôle. Valeur 0x03. NLPID. Identifie le protocole encapsulé. Support de cours 17/28

18 FRAME RELAY Exemple de routage IP synoptique Routeur SO.1 S DLCI 1 DLCI2 DLCI 4 DLCI S1 S 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 18/28

19 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 19/28

20 L ATM Architecture générale Un modèle en 3 couches flux vidéo Flux de données (SDU) flux audio Couche d'adaptation et de convergence AAL Couche ATM blocs de 48 octets (cellules) 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 20/28

21 L ATM Architecture générale (2) Similaire dans sa conception avec celle de Frame Relay Station A AAL Segmentation/Réassemblage Traitement des erreurs Synchronisation émetteur/récepteur Station B AAL ATM phys ATM phys Acheminement Commutation Contrôle d erreur ATM phys ATM phys Support de cours 21/28

22 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 22/28

23 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 PMD Couche physique Média La couche PMD PDH SDH ATM pur (cellules) 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 23/28

24 ATM est un mode connecté La couche ATM 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 Conduits virtuels Commutation des CV Brassage des VP Brassage des VP Commutateur/ Brasseur 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 24/28

25 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 25/28

26 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 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 Support de cours 26/28

27 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 27/28

28 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 PDU SAR AAL 5 PDU SAR PDU SAR S A R 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 28/28