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24.12.1993

CCITT-Verfahren verkoerpert zusaetzlichen Netzdienst Frame Relay verhindert die Verschwendung von Bandbreite

Weniger Protokoll-Overhead, mehr Datendurchsatz: Auf diese Formel koennte man die Vorteile von Frame Relay bringen, das in Deutschland derzeit in der Regel nur mit einer Uebertragungsrate von 2,048 Mbit/s nutzbar ist, damit aber bereits in den Bereich der Breitbandkommunikation faellt. Bernhard Brehm* beschreibt in diesem Beitrag die Merkmale dieses Verfahrens und stellt Vergleiche zu anderen Netzdiensten an.

Mit Frame Relay ist es moeglich, die in der Datenkommunikation auftretenden grossen Datenmengen, kostenguenstig und mit einem hohen Durchsatz ueber ein Wide Area Network (WAN) zu uebertragen. Drei wesentliche Parameter kennzeichnen Frame Relay:

- Uebertragungsgeschwindigkeit bis zu 2,048 Mbit/s,

- kurze Antwortzeiten sowie

- effiziente Ausnutzung der Bandbreite.

Evolutionsschritt fuer die Datenvermittlung

Frame Relay ist ein relativ neuer und entscheidender Schritt in der Evolution der Datenvermittlung. Er wurde aufgrund der umfangreichen Veraenderungen in der Datenkommunikationswelt der letzten Jahre notwendig. Drei Entwicklungen haben zu der Schaffung des Frame-Relay-Protokolls wesentlich beigetragen:

- Qualitaet der Uebertragungsleitungen:

Die Qualitaet der heutigen digitalen Uebertragungsleitungen hat sich gegenueber den frueheren analogen Leitungen entscheidend verbessert. Die Weiterentwicklung der Lichtwellenleiter verspricht fuer die Zukunft zusaetzliche Verbesserungen.

-Intelligenz der Endgeraete: PCs und Terminals sind leistungsstaerker geworden. Dies bedeutet, dass die PCs der heutigen Generation bereits in der Lage sind, Fehler in der Datenuebertragung festzustellen und zu beseitigen. Zu Zeiten der Einfuehrung von X.25 war dies nicht moeglich, das X.25-Netz musste die Aufgaben der sicheren Datenuebertragung uebernehmen.

-Vielfalt der Anwendungen: Netze muessen heute sehr viel hoehere Datendurchsatzraten verarbeiten als frueher.

Die genannten Faktoren bedingten ein Ueberdenken der Prinzipien der Paketvermittlung, da mit den existierenden Protokollen diese Datenmengen nicht mehr effizient verarbeitet werden konnten. Eine Antwort auf alle diese Anforderungen sollte mit Frame Relay gefunden werden. Anders als X.25 multiplext Frame Relay Datenstroeme auf dem Verbindungs-Layer (Schicht 2 des OSI- Schichtenmodells).

Eingehende Frames werden ueber das Netz uebertragen, ohne Pruefung des Inhalts der Frames. Im Fehlerfall wird der betreffende Frame einfach verworfen; eine Ueberpruefung und Speicherung der Daten innerhalb des Netzes dadurch reduziert. Die Sicherstellung der Datenuebertragung ueberlaesst das Frame-Relay-Protokoll den an das Netz angeschlossenen Endgeraeten.

Kommt es im Netz zur Ueberlast, koennen die Frames ebenfalls eliminiert werden. Grundsaetzlich besteht dabei die Moeglichkeit, die an das Netz angeschlossenen Endgeraete ueber die aufgetretene Ueberlast im Netz zu informieren, damit diese ihren Empfangsstatus dem aktuellen Netzzustand anpassen. Wegen der kurzen Laufzeiten und der hohen Durchsatzkapazitaet eignet sich ein Frame-Relay-Netz ideal fuer die LAN-zu-LAN-Uebertragung. Die LANs werden mit Routern beziehungsweise Bridges ueber Frame Relay an das Netzwerk angebunden.

Die Vorteile von Frame Relay treten am deutlichsten hervor, wenn dieses Verfahren mit allgemein bekannten und eingefuehrten Techniken wie zum Beispiel Datex-L oder Datex-P verglichen wird.

Seine genannten typischen Vorzuege teilt Frame Relay mit leitungsvermittelten Netzen. Im Gegensatz zu diesen bietet es jedoch die Option, die vorhandene Bandbreite einzelnen Teilnehmern fuer die Dauer einer Datenuebertragung zuzuweisen. Mehrere logische Verbindungen koennen gleichzeitig ueber eine physikalische Leitung Daten uebertragen. Die angebotene Bandbreite wird nur dann benutzt, wenn wirklich Daten uebermittelt werden sollen. Im Gegensatz dazu wird bei einem leitungsvermittelnden Netz die Bandbreite einzelnen Kanaelen fuer die gesamte Dauer der Uebertragung fest zugewiesen.

Betrachtet man Frame Relay im Vergleich zu einem X.25-Netz, gibt es auch hier einige Gemeinsamkeiten wie zum Beispiel die Zuweisung der Bandbreite im Bedarfsfall sowie die Moeglichkeit, von einem Teilnehmer mehrere logische Verbindungen zu vielen anderen Teilnehmern gleichzeitig aufzubauen. Als Vorteil gegenueber dem X.25 erlaubt Frame Relay jedoch, die angebotene Bandbreite wesentlich besser auszunutzen. Die Daten werden als Frames uebermittelt und nicht in X.25-Pakete gepackt. Dadurch erzielt Frame Relay einen sehr viel hoeheren Durchsatz ueber die gleiche Leitung als mit X.25.

Da Frame Relay die Merkmale der OSI-Ebene 3 nicht beinhaltet, kann dieses Protokoll nicht die Zuverlaessigkeit von X.25 bieten. Es ist also zu bedenken, dass sich Frame Relay deshalb fuer verschiedene Applikationen oder in Faellen schlechter Leitungsqualitaet als Uebertragungsdienst nicht eignet und X.25 nicht ersetzen kann. Vielmehr stellt das Protokoll einen zusaetzlichen Dienst in einem Netz dar, der entwickelt wurde, um unter anderem LANs effizient miteinander zu verbinden.

Urspruenglich war Frame Relay als zusaetzlicher Paketservice innerhalb des ISDN gedacht. Der Dienst wird, obwohl gegenwaertig nicht in ISDN genutzt, bei der CCITT als ISDN-Standard I.122 gefuehrt und ausserdem in ANSI-Standards beschrieben.

Spezifikationen vom Frame-Relay-Forum

1991 haben Northern Telecom, Cisco, Digital Equipment Corporation und Stratacom das Frame-Relay-Forum gegruendet, dem sich mittlerweile mehr als 100 Hersteller angeschlossen haben. Dieses Forum hat eine Frame-Relay-Spezifikation mit dem Ziel verabschiedet, einen moeglichst einheitlichen Service zu schaffen. Sie basiert auf den ANSI- und CCITT-Standards, hat jedoch einige zusaetzliche Merkmale, vorrangig im Bereich Netz-Management. Die Vorgaengerstandards hatten nur PVC-Verbindungen unterstuetzt. Dabei hatten sie eine Schnittstelle fuer das lokale Management (LMI) definiert, mit deren Hilfe Informationen ueber den Zustand von Verbindungen ausgetauscht werden konnten.

In der Folgezeit haben nicht nur die Spezifikationen der CCITT und ANSI wesentliche Fortschritte gemacht, heute ist vielmehr auch die LMI-Funk- tionalitaet als Anhang eingeschlossen. Zu den gegenwaertig gueltigen CCITT-Standards gehoeren neben I.122 auch Q.922 zum Thema Framing und Q933 zum Thema Signalisierung sowie weitere Normen zu den Schwerpunkten Internetworking und Service- Description.

Darueber hinaus wurden mittlerweile weitere Richtlinien verabschiedet, insbesondere durch die Beschreibung einer Schnittstelle zwischen Netzen (Network Node Interface = NNI), die den Zusammenschluss von unterschiedlichen Frame-Relay-Netzen ermoeglichen soll. Sie ist mit dem Standard X.75 vergleichbar, der die Verbindung zwischen X.25-Netzen definiert.

Ausserdem wird zur Zeit daran gearbeitet, eine Norm fuer die Uebertragung von Frame Relay Frames ueber Switched Virtual Circuits (SVCs) zu erstellen. Momentan beschreibt diese Spezifikation nur den Einsatz von PVCs beim Datentransfer mit Frame Relay.