Часть 1. Поговорим «по frame relay»

Матерью этой технологии является ISDN. По иронии судьбы ребенок практически вытеснил мать из сферы передачи данных.

Может быть, не все знают, но протокол frame relay был впервые описан в 80-х годах как механизм пакетной передачи данных в D-канале интерфейсов ISDN. Например, интерфейс базового доступа (BRI) состоит из двух коммутируемых В-каналов по 64 кбит/с и одного служебного канала пакетной передачи данных (D-канала) с полосой пропускания 16 кбит/с. Очевидно, что такая полоса совершенно излишня для передачи телефонного номера от абонентского устройства до АТС. Предполагалась, что излишняя пропускная способность D-канала будет использоваться для транспортировки данных абонентов. Протоколом пакетной передачи данных и стал frame relay.

Однако к тому времени, когда сервис ISDN получил достаточно широкое распространение (в развитых странах это случилось лишь в середине 90-х годов), канал передачи данных 16 кбит/с выглядел просто смешно. Уже в то время многие предпочли бы, чтобы интерфейс BRI состоял из 128-кбит/с канала пакетной передачи данных и 16-кбит/с цифрового телефонного канала. Несмотря на то что D-канал практически так и остался сигнальным каналом и за очень редким исключением нигде и никогда не задействовался для передачи данных, технические основы его функционирования стали базой для формулирования основ протокола frame relay.

Сегодня очень много говорят о «чистых» IP-сетях и интеграции данных и телефонии на основе IP. Пришло время четко уяснить себе, что «чистых» IP-сетей в природе не существует.

Во-первых, давайте распрощаемся с заблуждением по поводу того, что IP-пакеты могут самостоятельно перемещаться по сети, а различные транспортные протоколы (или, лучше сказать, протоколы второго уровня ЭМВОС типа frame relay, ATM и SDH/SONET) только добавляют уйму служебного трафика, который сокращает полезную (информационную) полосу пропускания каналов связи. Сегодня речь не идет о SDH и ATM, поэтому сосредоточимся на «неэффективности» IP поверх frame relay.

Мы постоянно слышим от представителей служб маркетинга практически всех производителей оборудования и их дистрибуторов, что то или иное устройство обеспечивает передачу трафика по протоколу IP. На самом деле IP-пакеты не могут перемещаться по сети без помощи протоколов второго (канального) уровня, ну, например, какого-нибудь аналога протокола HDLC (High-level Data Link Control). Условно говоря, прежде чем везти пакеты (сетевой уровень) по дороге (физический уровень) их надо погрузить в автомобиль (канальный уровень) или вагон, если «на физическом уровне» используется железная дорога. Когда речь идет о доступе в территориально-распределенные сети, то на ум в первую очередь приходят два протокола канального уровня — PPP и frame relay.

С точки зрения эффективности оба этих протокола эквивалентны. И в том и в другом случае присутствуют двухбайтные заголовки и концевики, а также флаг (hex 7E) между кадрами. Единственное отличие frame relay от PPP заключается в том, что в полях DLCI и некоторых служебных полях кадра frame relay информация может изменяться, а в кадре PPP она постоянна и устанавливается в «0» или «1». Другими словами, в плане дополнительной служебной информации (накладных расходов) кадры PPP и frame relay совершенно одинаковы.

Короче говоря, все эти пресловутые IP-сети и «IP-бэкбоны» на поверку оказываются, как правило, сетями frame relay или ATM. Есть такое понятие — виртуальная частная сеть (VPN). Оно означает, что внутри настоящей (физической) сети оператора с помощью различных механизмов защиты организуется видимость собственной сети клиента. То же самое происходит и с IP-сетью — это виртуальная реальность. Пора, по-моему, вводить термин виртуальная IP-сеть (VIPN).

«Никакой IP-сети с точки зрения ЭМВОС быть не может, — говорит начальник отдела компании Diamond Communications Сергей Шмытов. — Любая синхронная передача пакетов предполагает синхронизацию. Заголовки IP-пакетов не располагают никакими средствами синхронизации, подобными флагам в кадрах frame relay и HDLC, поэтому для передачи IP-пакетов необходимо воспользоваться одним из существующих типов обрамления (кадров). Когда мы говорим об IP, мы имеем в виду протокол упаковки информации, а не транспорта».

В то же время в обозримом будущем ни один вид упаковки информации не сможет соперничать с IP — это уже стандарт de facto. Поэтому производители устройств доступа в сети frame relay (FRAD) начали внедрять в свои устройства механизмы инкапсуляции IP-пакетов. В нашем обзоре (см. табл. в части 2) представлено оборудование компаний Cisco, Motorola и Nortel, которое способно расфасовывать IP-пакеты, не распечатывая их, по кадрам frame relay.

Как упоминалось выше, протокол frame relay создавался как эффективный механизм передачи данных по надежным каналам связи. Одной из его особенностей является возможность передачи пакетов как большой (до 1024 байт), так и переменной длины. Соответственно, задержка пакета в канале связи оказывается неодинаковой и может достигать относительно больших величин (свыше 500 мс). По этим причинам первоначально frame relay был абсолютно не пригоден для транспортировки информации, высокочувствительной к задержкам и джиттеру (неравномерности задержки). Речь, конечно, в первую очередь идет о голосе и видео.

Однако идея конвергенции зародилась не в прошлом году. Многие компании, располагающие разветвленными сетями передачи данных, мечтали о возможности использования их и для организации корпоративной телефонной, факсимильной и видеосвязи. Уж очень им не хотелось содержать сети передачи данных да еще платить огромные деньги операторам междугородней и международной телефонной связи. Как известно, была разработана технология ATM, которая великолепно решает эту проблему. Только вот в первой половине 90-х годов (в России и поныне) экономическая эффективность такого решения вызывала очень много вопросов. Тогда ряд производителей FRAD (в первую очередь следует назвать компании ACT Networks, Memotec, Motorola, Micom и StrataCom) задумал приспособить для этих целей frame relay. В 1994 г. были выпущены FRAD, обеспечивающие передачу SNA-трафика. В конце 1995 г. — начале 1996 г. появились устройства, интегрирующие в сети frame relay телефонную связь.

Первопроходцы разработали собственные механизмы назначения приоритетов определенным типам трафика, фрагментации кадров, компрессии голоса и подавления речевых пауз (подробнее об этих и других механизмах передачи по сетям frame relay изохронного трафика см. «Обзор рынка устройств интеграции данных и речи в сетях Frame Relay». В течение 1996—1997 гг. интеграция передачи данных и телефонной связи была осуществлена в заметном количестве корпоративных сетей frame relay, в том числе и в России (большой популярностью интегральные FRAD пользовались в региональных ГУ ЦБ РФ и у операторов, строящих сети для крупных банков). Однако массовым движение интеграции не стало. Во-первых, у него были мощные противники в лице крупных телефонных операторов (AT&T, Sprint, BT, Deutsche Telekom, «Ростелеком» и др.) — в то время они как могли сопротивлялись конвергенции и надеялись еще долго стричь овец (то бишь клиентов) дважды: отдельно за каналы передачи данных, отдельно за телефонную связь. Во-вторых, все технологии были фирменными, и корпорации боялись попасть в зависимость к одному поставщику. Наконец, в-третьих, стоили первые устройства недешево — как правило, более 5 тыс. долл. за штуку, при этом по совершенству, плотности аналоговых телефонных портов и поддержке цифровых интерфейсов и сигнализации значительно уступали нынешним.

1997 г. стал переломным. Идея конвергенции захватила массы. Под этим лозунгом даже организовали «промежуточную» женевскую выставку Telecom ?97. В области же телефонии поверх frame relay произошло историческое событие: консорциум Frame Relay Forum (FRF) принял так называемые соглашения о реализации FRF 11 и FRF 12, которые фактически являются стандартами для производителей.

Первый из них определяет формат полезной нагрузки кадров и алгоритмы компрессии, используемые при передаче голоса по сетям frame relay. Так, в качестве алгоритмов сжатия речи приняты две рекомендации МСЭ — G.729 и G.723.1. Кроме того, допускаются два дополнительных класса сжатия: класс 1 использует АДИКМ (рекомендация G.727), класс 2 — G.729A.

Кодек G.729 обеспечивает восьмикратное сжатие речевого сигнала, что дает возможность передавать его в полосе 8 кбит/с с качеством, привычным для обычных телефонных сетей. В основу стандарта положен алгоритм сжатия Conjugate-Structure Algebraic-Code-Excited Linear-Prediction (CS-ACELP). В последней его версии G.729A используется тот же алгоритм, но упрощенный кодек, что значительно снижает нагрузку на процессор при обработке речевого потока.

Кодек G.723.1 позволяет сжимать речевой сигнал в 12 раз и передавать его в полосе 5,3 или 6,3 кбит/c. При этом качество передачи речи немного снижается, но вполне достаточно для делового общения. Для сжатия до полосы 5,3 кбит/с используется алгоритм Algebraic-Code-Excited Linear-Prediction (ACELP), а до 6,3 кбит/с — Multi-pulse Maximum Likelihood Quantization (MP-MLQ).

Рекомендованные FRF кодеки (специализированное ПО) способны восстанавливать «битые» и сброшенные пакеты путем сравнения предыдущих и последующих пакетов. Кроме того, алгоритм ACELP обеспечивает подавление пауз в разговоре — в это время полоса пропускания предоставляется другим видам трафика, например данным. Стандарт FRF 11 предусматривает также воспроизведение на приемном конце во время пауз специального шумового эфекта, чтобы у слушающего не возникало впечатления обрыва связи.

Рекомендация FRF 12 определяет порядок фрагментации и восстановления кадров в устройствах доступа. Разбиением больших кадров на несколько более мелких достигаются два результата: задержки в канале связи становятся меньше и равномернее, тем самым поддерживается высокое качество телефонной связи.

Следует особо подчеркнуть, что механизмы, определяемые рекомендациями FRF 11 и 12, реализуются на уровне FRAD, а не магистральных коммутаторов сети frame relay, поэтому совместимые с этими стандартами устройства разных производителей полностью взаимозаменяемы. Другими словами, установка Cisco MC3810 вместо Vanguard 320 корпорации Motorola, и наоборот, не приведет к нарушениям в работе сети frame relay. К сожалению, в представленных нам данных не все поставщики указали поддержку рекомендаций FRF 11 и 12, тем не менее они реализованы в устройствах не только Cisco и Nortel, но и таких компаний, как ACT Networks, Motorola и некоторых других.

Компрессия голоса имеет очень важное значение. Во-первых, она сокращает требуемую полосу пропускания, а значит, и расходы пользователя на аренду линии доступа к сети оператора и порта на его коммутаторе. Во-вторых, компрессия снижает требования к гарантированной полосе пропускания (CIR), которая также стоит денег. Так, по одному 64-кбит/с каналу без сжатия голоса возможен только один телефонный разговор, а с применением кодека G.729 — восемь. На самом деле эта цифра будет несколько меньше, так как вместе с дополнительным служебным трафиком один телефонный «канал» frame relay, организованный с применением алгоритма G.729, требует порядка 10 кбит/с.

Еще больше сократить необходимую полосу пропускания позволяет компрессия данных, которая реализована во всех FRAD, представленных в нашем обзоре (см. часть 2). Результаты сжатия данных не столь впечатляющи, однако в некоторых случаях объем трафика сокращается на 75%. Конечно же, если данные не подвергались предварительному сжатию. Кроме того, компрессия данных имеет подводные камни. Как правило, устройства разных производителей, даже если они, как утверждается, используют один и тот же алгоритм сжатия (например, STAC), друг с другом не работают.

Продолжение следует

«Вимм-Билль-Данн» строит сеть

Одним из характерных примеров применения технологии frame relay в корпоративной сети может служить проект, реализуемый в настоящее время одним из крупнейших российских предприятий в сфере пищевой промышленности — «Вимм-Билль-Данн». Выбор управлением информационных технологий (ИТ) «Вимм-Билль-Данн» frame relay в качестве базовой технологии для создания интегрированной корпоративной сети основывался на следующих преимуществах этого протокола:

  • возможность использования любых каналов связи, в том числе низкоскоростных (например, тональной частоты);
  • достаточно высокое качество передачи как данных, так и голоса;
  • экономически выгодный способ организации связи с филиалами и подразделениями, расположенными на большом удалении от центрального офиса;
  • эффективное использование полосы пропускания каналов связи;
  • наличие механизмов сопряжения сети frame relay с сетями ATM, X.25, IP, SNA и т. д.

Немаловажно и то, что frame relay позволяет организовать несколько виртуальных соединений через один порт FRAD или абонентского маршрутизатора, что также повышает экономическую выгоду от использования этой технологии.

Управление ИТ компании «Вимм-Билль-Данн» в начале 1999 г. провело исследование рынка оборудования frame relay и тестирование устройств производства Cisco Systems, Motorola, ACT Networks и Nortel Networks. В конце концов в качестве базового было выбрано оборудование фирмы ACT Networks. На взгляд сотрудников «Вимм-Билль-Данн», оно в наибольшей степени отвечает потребностям компании и имеет повышенное (по сравнению с устройствами других производителей) качество передачи голоса.

Проведенные «Вимм-Билль-Данн» испытания показали также, что оборудование ACT Networks легко интегрируется в существующую локальную сетевую инфраструктуру, его применение позволяет создать единое адресное пространство в корпоративной телефонной сети и достичь высокого качества одновременной передачи по одному каналу связи как данных (IP), так и телефонного трафика.

В России оборудование и ПО компании ACT Networks используются уже на протяжении многих лет как телекоммуникационными операторами (например, «Московским Телепортом», «Бизнес-Связью», «Уголь Телекомом»), так и крупными корпоративными заказчиками, среди которых — три региональных ГУ ЦБ РФ.

Поставку оборудования осуществила московская компания «Классика» — системный интегратор и единственный в России официальный дистрибутор ACT Networks. Корпоративная сеть «Вимм-Билль-Данн» позволит создать «наложенную» телефонную сеть с единым адресным пространством на основе УАТС Definity производства Lucent Technologies. Цель проекта — уменьшение числа каналов связи за счет интегрированной передачи различных видов трафика и сокращение расходов на междугороднюю и международную телефонную связь за счет передачи внутрикорпоративного телефонного трафика по собственной сети передачи данных. По расчетам Управления ИТ, построение интегрированной сети передачи данных позволит в несколько раз сократить расходы на оплату каналов связи (внутригородских и междугородних) и телефонного трафика.

Корпоративная сеть «Вимм-Билль-Данн» строится в соответствии с топологией «звезда». Она базируется на цифровых и аналоговых каналах связи операторов сетей общего пользования. Предполагается объединить все филиалы компании на территории Российской Федерации и других стран СНГ. Доступ к создаваемой сети frame relay будет обеспечиваться интегрированными FRAD Netperformer производства ACT Nertworks.

Удаленные офисы соединены с центральным посредством каналов связи с пропускной способностью 32—64 кбит/с. В Москве сервис frame relay предоставляет «Голден Лайн», на федеральном уровне — Golden Telecom. В регионах «последняя миля» организуется либо с помощью местных предприятий электросвязи, либо средствами радиодоступа.

При построении сети особое внимание уделяется обеспечению избыточности пропускной способности и возможности наращивания функциональности оборудования, что позволит увеличивать по мере надобности число абонентов и нагрузку на сеть без замены установленного оборудования. Так, уже на первом этапе произведена замена ряда аналоговых каналов на цифровые в целях оптимизации использования аппаратных ресурсов.

Инсталляция оборудования производится совместно компанией «Классика» и управлением ИТ «Вимм-Билль-Данн». Введение корпоративной сети «Вимм-Билль-Данн» в эксплуатацию осуществляется поэтапно. На сегодняшний день к центральному офису компании, из которого будет осуществляться управление сетью, подключено девять точек.

Источник: «Классика»


Принимаются заявки на Concert

Компания ИАС предоставляет услуги frame relay международного оператора Concert (совместное предприятие BT and AT&T), дистрибутором которых она является в России. Concert специализируется на обслуживании транснациональных компаний и имеет глобальную сеть frame relay с 170 узлами до- ступа в 47 странах. В нынешнем своем составе Concert функционирует официально с середины октября прошлого года (его презентация состоялась на женевской выставке Telecom?99). Прежде это было сначала СП BT с MCI, а после покупки последней компанией WorldCom — дочернее предприятие BT.

Директор ИАС по развитию и продажам Сергей Марченко утверждает, что расценки тандема Concert/ИАС соответствуют «среднему уровню базовых тарифов рынка при лучшем качестве». При этом он не стал называть конкретные цифры. Есть подозрение, что далеко не любая российская компания сможет позволить себе обратится за услугами Concert. Действительно, они рассчитаны на транснациональные компании и включают различные примочки типа круглогодичной и круглосуточной поддержки клиентов на русском и английском языках, мониторинга работы абонентского оборудования, предоставления различных отчетов и др. Все это должно стоить недешево. Крупным клиентам предоставляются скидки, величина которых пропорциональна трафику. Но вряд ли российские компании смогут тягаться по данному параметру с международными гигантами, поэтому в плане дистрибуции услуг Concert компании ИАС придется, скорее всего, довольствоваться так называемыми клиентами B-end. Типичными представителями указанной категории являются филиалы транснациональных компаний, услугу для которых заказывают и оплачивают центральные офисы (клиенты A-end), находящиеся где-нибудь в Нью-Йорке, Лондоне, Тайбее или Сеуле.

Важной особенностью сервиса frame relay оператора Concert является официальное предложение услуг по интегрированной передаче данных и телефонного трафика. Обычно российские поставщики телекоммуникационных услуг на это не отваживаются, хотя и не имеют ничего против, если клиент на свой страх и риск воспользуется такой возможностью технологии frame relay.

В качестве примера можно привести операторов «Глобал Один» и Golden Telecom, ряд клиентов которых используют подключения по frame relay к сети ММВБ для передачи и данных, и телефонного трафика. Но одно дело — отстраненно наблюдать за самодеятельностью пользователей, а другое — предлагать коммерческую услугу со всеми вытекающими для оператора последствиями в случае ее неудовлетворительного качества. Хотя ни от одного из сотрудников ИАС не удалось услышать в русском или английском варианте словосочетания «соглашение об уровне обслуживания» (Service Level Agreement, SLA), кое о каких гарантиях речь идет. В частности, Алексей Догаев, начальник отдела работы с клиентами, говорил о надежности сети на уровне 99,5—99,7%, о максимальной задержке в канале не более 300 мс и регулярном ее измерении в постоянном виртуальном канале (PVC) клиента, а также о том, что Concert гарантирует качество связи при минимальном CIR, равном 16 кбит/с на один телефонный «канал».

Как и их зарубежные коллеги, российские операторы и поставщики телекоммуникационных услуг любят поговорить об экономических выгодах сервиса frame relay по сравнению с выделенными каналами. Разница между ними заключается в том, что иностранцы тут же приводят конкретные цифры, а земляки — в лучшем случае — непонятно откуда взятые проценты. Результаты изысканий ИАЦ «Телекоммуникации» свидетельствуют о том, что обращение к сервису frame relay приносит, как правило, незначительный выигрыш. С учетом того, что выделенный канал находится в полном распоряжении пользователя, а PVC в сети frame relay лишь виртуально принадлежит клиенту и безоговорочно он может рассчитывать лишь на полосу пропускания, ограниченную CIR, этим выигрышем можно пренебречь.

В России протокол frame relay — независимо от того, предоставляется ли данный сервис оператором (поставщиком услуг) или используется в корпоративной сети, — дает значительный выигрыш только в одном случае: при передаче по имеющейся сети междугороднего и международного телефонного трафика. На сегодняшний день стандартизованные механизмы такой интеграции существуют только для двух технологий — АТМ и frame relay. До первой абсолютное большинство российских компаний еще не доросло, применение второй медленно, но неудержимо растет. Пока потребители сервиса frame relay предпочитают строить собственные сети, а не обращаться к поставщикам услуг. Собственно говоря, и обращаться-то практически не к кому. В Москве, например, до сих пор интеграционную услугу, и то лишь на участке Москва — С.-Петербург, официально предлагал только оператор «Совинтел». Сейчас к нему прибавились Concert/ИАС и BCL/ИАС (последние также навели мост между двумя столицами). Несомненно, есть несколько операторов и в регионах, например уфимский ИКЦ «Экспресс» предоставляет интеграционный сервис по протоколу frame relay аж с осени 1996 г.

Представители ИАС утверждают, что готовы предоставить сервис frame relay (в том числе с интеграцией услуг) в 27 городах России, а также в Киеве и Алма-Ате. Шлюзом в сеть Concert является многофункциональный коммутатор IGX 8420 производства Cisco. Агрегатная пропускная способность этого коммутатора составляет 1,2 Гбит/с, доступ к нему по протоколу frame relay осуществляется на скорости до 8 Мбит/с. На объекте клиента в случае предоставления комплексной услуги, включающей управление и мониторинг абонентского оборудования, устанавливается маршрутизатор МС 3810 (при отсутствии потребности в интегрированной услуге — серии 2500) того же производителя. Клиент имеет право установить у себя и другое оборудование, но в этом случае ответственность ИАС за сервис будет заканчиваться на каналообразующем устройстве.


Объединение офисов выделенными каналами

Расходы на содержание корпоративной сети на базе выделенных линий 64 кбит/с, долл./мес

Статья расходовМоскваС.-ПетербургН. НовгородВсего
Местные линии720 (2х360)3503001370
Междугородние линии 06007181318
Тел. переговоры по ТФОП0000
Итого:2688
Источник: ИАС

Объединение офисов через frame relay

Расходы на содержание корпоративной сети на базе сети frame relay, долл./мес.

Статья расходовМоскваС.-ПетербургН. НовгородВсего
Местные линии связи 64 кбит/с3603503001010
Аренда порта 64 кбит/с220220200640
CIR 32122502624
Тел. переговоры по ТФОП0000
Итого:2264
Источник: ИАС

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями