Frame Relay, o "transmisión de tramas", ha sido citado, en
numerosos ámbitos, como la primera tecnología normalizada que realmente funciona, con
enlaces activos entre ciudades norteamericanas, europeas y asiáticas.
Frame Relay es igual que SMDS, un servicio público para interconexión
de redes de alta velocidad y bajo retraso. La diferencia entre ambos es que SMDS es un
servicio sin conexión ("connectionless"), mientras que Frame Relay esta
orientado a conexión ("connection oriented").
Dado que las redes locales son "connectionless", podría
parecer que SMDS es más apropiado para cumplir el cometido de la interconexión de las
mismas. Sin embargo, la realidad es que, a pesar de que las LAN’s, por si mismas, son
"connectionless", se emplean routers para su interconexión. Dichos routers
suelen comunicarse mediante líneas punto a punto, bien mediante circuitos o canales
físicos, mientras que en ATM, por ejemplo, en lugar de canales físicos, se emplean
conexiones.
En Frame Relay, al ser un servicio orientado a conexión, dichas
conexiones son totalmente equivalentes y coincidentes e incluso más apropiadas, que los
circuitos basados en redes de routers y por tanto que las proporcionadas por SMDS.
Tecnología:
Las redes Frame Relay se construyen partiendo de un equipamiento de
usuario que se encarga de empaquetar todas las tramas de los protocolos existentes en una
única trama Frame Relay. También incorporan los nodos que conmutan las tramas Frame
Relay en función del identificador de conexión, a través de la ruta establecida para la
conexión en la red. Este equipo se denomina FRAD o "Ensamblador/Desensamblador Frame
Relay" (Frame Relay Assembler/Disassembler) y el nodo de red se denomina FRND o
"Dispositivo de Red Frame Relay" (Frame Relay Network Device).
Las tramas y cabeceras de Frame Relay pueden tener diferentes
longitudes, ya que hay una gran variedad de opciones disponibles en la implementación,
conocidos como anexos a las definiciones del estándar básico. La información
transmitida en una trama Frame Relay puede oscilar entre 1 y 8.000 bytes, aunque por
defecto es de 1.600 bytes.
Lo más increíble de todo, es que, a pesar del gran número de formas
y tamaños Frame Relay funciona perfectamente, y ha demostrado un muy alto grado de
interoperatibilidad entre diferentes fabricantes de equipos y redes. Ello es debido a que,
sean las que sean las opciones empleadas por una determinada implementación de red o
equipamiento, siempre existe la posibilidad de "convertir" los formatos de Frame
Relay a uno común, intercambiando así las tramas en dicho formato.
Las redes Frame Relay son orientadas a conexión, como X.25, SNA e
incluso ATM. El identificador de conexión es la concatenación de dos campos de HDLC
(High-level Data Link Control), en cuyas especificaciones originales de unidad de datos
(protocolo de la capa 2), se basa Frame Relay. Por ello, el "identificador de
conexión de enlace de datos" o DLCI (Data Link Connection Identifier), esta
interrumpido por algunos bits de control.
Otros bits de la cabecera tienen funciones muy especiales en las redes
Frame Relay. Dado que los nodos conmutadores Frame Relay carecen de una estructura de
paquetes en la capa 3, que por lo general es empleada para implementar funciones como el
control de flujo y de la congestión de la red, y que estas funciones son imprescindibles
para el adecuado funcionamiento de cualquier red, se decidió emplear, para ello, algunos
bits de la cabecera.
Los tres más esenciales son DE o "elegible para ser
rechazada" (Discard Eligibility), FECN o "notificación de congestión
explícita de reenvío" (Forward Explicit Congestion Notification), y BECN o
"notificación de congestión explícita de envío" (Backward Explicit
Congestion Notification). El bit DE es usado para identificar tramas que pueden ser
rechazadas en la red en caso de congestión. FECN es usado con protocolos de sistema final
que controlan el flujo de datos entre en emisor y el receptor, como el mecanismo
"windowing" de TCP/IP; en teoría, el receptor puede ajustar su tamaño de
"ventana" en respuesta a las tramas que llegan con el bit FECN activado. BECN,
como es lógico, puede ser usado con protocolos que controlan el flujo de los datos
extremo a extremo en el propio emisor.
Es importante destacar que, en estos aspectos, Frame Relay e incluso
más avanzado que ATM, que carece de capacidades explícitas FECN y BECN. Por otro lado,
el bit CLP de ATM puede ser fácilmente empleado para proporcionar la funcionalidad del
bit DE.
No se ha normalizado la implementación de las acciones de los nodos de
la red ni del emisor/receptor, para generar y/o interpretar estos tres bits. Por ejemplo,
TCP/IP no tiene ningún mecanismo que le permita ser alertado de que la red Frame Relay
esta generando bits FECN ni de como actuar para responder a dicha situación. Las acciones
y funcionamiento de las redes empleando estos bits permanecen como temas de altísimo
interés y actividad en el "Frame Relay Forum" (equivalente en su misión y
composición al "ATM Forum").
Frame Relay también ha sido denominado "tecnología de paquetes
rápidos" (fast packet technology) o "X.25 para los 90´", y esto es cierto
en gran medida.
El protocolo X.25 opera en la capa 3 e inferiores del modelo OSI, y
mediante la conmutación de paquetes, a través de una red de conmutadores, entre
identificadores de conexión. En cada salto de la red X.25 se verifica la integridad de
los paquetes y cada conmutador proporciona una función de control de flujo. La función
de control de flujo impide que un conmutador X.25 no envíe paquetes a mayor velocidad de
la que el receptor de los mismos sea capaz de procesarlos. Para ello, el conmutador X.25
receptor no envía inmediatamente la señal de reconocimiento de los datos remitidos, con
lo que el emisor de los mismos no envía más que un determinado número de paquetes a la
red en un momento dado.
Frame Relay realiza la misma función, pero partiendo de la capa 2 e
inferiores. Para ello, descarta todas las funciones de la capa 3 que realizaría un
conmutador de paquetes X.25, y las combina con las funciones de trama. La trama contiene
así al identificador de conexión, y es transmitida a través de los nodos de la red en
lugar de realizar una "conmutación de paquetes". Lógicamente, todo el control
de errores en el contenido de la trama, y el control de flujo, debe de ser realizado en
los extremos de la comunicación (nodo origen y nodo destino). La conmutación de paquetes
en X.25, un proceso de 10 pasos, se convierte en uno de 2 pasos, a través de la
transmisión de tramas.
El procedimiento de control de errores y de flujo empleado en Frame
Relay, implica que los mismos se realizan para el beneficio de la red misma, y no para el
de los usuarios. Si se hallan errores, la trama es rechazada. Es un claro cambio de
prioridades comparado con X.25.
Actualmente, y como consecuencia de trabajos del "Frame Relay
Forum", se ha logrado definir unas especificaciones de "interfaz de nodo de
red" o NNI (Network Node Interface). Una vez más, se demuestra que el uso de la
tecnología va siempre por delante de las propias especificaciones y normalizaciones de la
misma, como en el caso de ATM.
Situación actual y tendencias:
La clave para que Frame Relay sea aceptado con facilidad, al igual que
ocurrió con X.25, y también ocurre ahora con RDSI, es su gran facilidad, como
tecnología, para ser incorporado a equipos ya existentes: routers, ordenadores,
conmutadores, multiplexores, etc., y que estos pueden, con Frame Relay, realizar sus
funciones de un modo más eficiente.
Por ello, Frame Relay es una solución ampliamente aceptada,
especialmente para evitar la necesidad de construir mallas de redes entre routers, y en su
lugar multiplexando muchas conexiones a lugares remotos a través de un solo enlace de
acceso a la red Frame Relay.
Su ventaja, como servicio público es evidente. Sin embargo, el hecho
de ser un servicio público también llegar a ser un inconveniente, desde el punto de
vista de la percepción que el usuario puede tener de otros servicios como X.25, y que han
llevado, en los últimos años, a las grandes compañías, a crear sus propias redes, con
sus propios dispositivos (fundamentalmente multiplexores, conmutadores y routers) y
circuitos alquilados.
El inconveniente de esas grandes redes, además de su alto coste por el
número de equipos necesario, es el número de circuitos que pueden llegar a suponer y el
intrincado laberinto que ello conlleva; por otro lado, se pueden llegar a generar cuellos
de botella en determinados puntos, y grandes congestiones en toda la red. Por el
contrario, Frame Relay permite una mayor velocidad y prestaciones, además de permitir que
un mismo circuito sirva a varias conexiones, reduciendo, obviamente, el número de puertos
y circuitos precisos, y por tanto el coste total.
El futuro de Frame Relay aparece como brillante, especialmente si lo
comparamos con el de SMDS, a pesar de que ambos están destinados al mismo tipo de
usuarios y comparten muchos puntos en común. Sin embargo: Frame Relay es un estándar, y
SMDS no; SMDS requiere un hardware dedicado, y Frame Relay puede ser implementado en
software (por ejemplo en un router), y por tanto puede ser mucho más barato; Frame Relay
esta orientado a conexiones, como la mayoría de las WAN’s y SMDS no lo esta, como
los routers o las propias LAN’s (pero a costa de mayor gasto y complejidad); Frame
Relay puede "empaquetar" tramas de datos de cualquier protocolo de longitud
variable, mientras que en SMDS la unidad de datos es una célula de longitud fija; la
"carga del protocolo" (overhead) SMDS es muy alta, en torno al 20%, frente a
menos de un 5% en Frame Relay. En contra, podemos decir que Frame Relay sólo ha sido
definido para velocidades de hasta 1.544/2.048 Mbps. (T1/E1), mientras que SMDS lo ha sido
para hasta 45 Mbps. (T3).
En cualquier caso ni SMDS ni Frame Relay soportan aplicaciones
sensibles al tiempo, al menos de forma estándar.
Pero Frame Relay sigue siendo una tecnología antigua, ya que no
inventa nuevos protocolos ni mejora los dispositivos de la red, sino que se limita a
eliminar parte de la carga de protocolo y funciones de X.25, logrando mejorar su
velocidad. El resultado es una red más rápida, pero no una red integrada.
Además, dado que Frame Relay está orientado a conexión, todas las
tramas siguen la misma ruta a través de la red, basadas en un identificador de conexión.
Pero las redes orientadas a conexión son susceptibles de perderla si el enlace entre el
nodo conmutador de dos redes falla. Aún cuando la red intente recuperar la conexión,
deberá de ser a través de una ruta diferente, lo que cambia el retraso extremo a extremo
y puede no ser lo suficientemente rápido como para ser transparente a las aplicaciones.
