Seção: Tutoriais Banda Larga

Embora o protocolo Frame Relay tenha sido desenvolvido para ser o mais simples possível, e a sua premissa básica determinar que os eventuais problemas de erros da rede deveriam ser resolvidos pelos protocolos dos equipamentos de usuário, surgiram ao longo do tempo necessidades que levaram os órgão de padronização a definir mecanismos de sinalização para três tipos de situações:

• Aviso de congestionamento;
• Estado das conexões;
• Sinalização SVC.

Entretanto, a implementação desses mecanismos é opcional e, embora a rede seja mais eficiente com a sua adoção, os equipamentos que não os implementam devem atender pelo menos as recomendações básicas do Frame Relay.

Aviso de Congestionamento

A capacidade de transporte da Rede Frame Relay é limitada pela sua banda disponível. Conforme o tráfego a ser transportado aumenta, a banda vai sendo alocada até o limiar onde não é possível receber o tráfego adicional. Quando atinge esse limiar, a rede é considerada congestionada, embora ainda possa transportar todo o tráfego entrante.

Caso os equipamentos de usuário continuem a enviar tráfego adicional, a rede é levada ao estado de congestionamento severo, o que provoca a perda de pacotes por falta de banda. Nesse estado, os procedimentos de reenvio de pacotes perdidos dos equipamentos usuários concorrem com o tráfego existente e a rede entra em acentuado processo de degradação.

Para evitar esse tipo de situação, foram definidos os seguintes mecanismos de aviso de congestionamento:

1) Aviso Explícito de Congestionamento

 

Este mecanismo utiliza os bits FECN e BECN do cabeçalho do frame, descrito anteriormente, para avisar os equipamentos de usuários sobre o estado da rede.

 

A figura abaixo ilustra um exemplo onde o equipamento B está atingindo o estado de congestionamento, como resultado de um pico temporário de tráfego entrante, oriundo de vários equipamentos, ou de um congestionamento no tronco que interliga B e C.

 

 

A identificação do congestionamento é feita pelo equipamento B, baseado no estado de seus buffers internos ou no tamanho de suas filas de frames a enviar. Nesse momento B ativa o bit FECN nos frames a serem enviados para avisar que a rede está congestionada. Desta forma todos os equipamentos de rede e de usuário envolvidos no caminho entre B e o destino dos DLCIs afetados tomam conhecimento desse fato. Dependendo da inteligência do protocolo da aplicação de usuário, procedimentos de recuperação de falha podem ser iniciados.

 

Além de informar os equipamentos de destino, B ativa também o bit BECN. Novamente, todos os equipamentos de rede e de usuário envolvidos no caminho entre B e a origem dos DLCIs afetados tomam conhecimento do congestionamento. Dependendo da inteligência do protocolo da aplicação de usuário, procedimentos de diminuição de tráfego a ser enviado para a rede podem ser iniciados.

 

O processo de ativação dos bits FECN e BECN pode ocorrer simultaneamente em vários DLCIs, como resultado da ocorrência de congestionamento, avisando vários equipamentos de origem e destino.

 

2) Aviso Implícito de Congestionamento

 

Alguns protocolos dos equipamentos de aplicação, como o TCP/IP, possuem mecanismos para verificar o congestionamento da rede. Esses protocolos analisam, por exemplo, o atraso (delay) de resposta dos frames enviados ou a perda de frames, para detectar de forma implícita se a rede está congestionada.

 

Esses protocolos limitam o envio de tráfego para a rede por meio de uma janela de tempo, que permite o envio de um determinado número de frames antes que uma resposta seja recebida. Quando detecta que um congestionamento está ocorrendo, o protocolo reduz a janela de tempo, o que reduz o envio de frames, diminuindo o carregamento da rede.

 

Esse mesmo procedimento de ajuste da janela de tempo é normalmente usado pelos equipamentos de usuário como resultado da sinalização de congestionamento explícito dos bits FECN e BECN.

 

Os avisos explícito e implícito de congestionamento são complementares, e devem ser usados de forma conjunta para avaliar o envio de tráfego para a rede, como forma de evitar eventuais congestionamentos.

 

3) Elegibilidade para Descarte

 

Alguns equipamentos de usuário não têm inteligência ou capacidade de processamento para analisar os avisos de congestionamento, que de fato são a parte opcional do padrão Frame Relay. Entretanto, como parte do padrão básico do Frame Relay existe no cabeçalho do protocolo o bit DE que, se ativado, indica aos equipamentos da rede que o frame pode ser descartado em caso de congestionamento.

 

Para definir o procedimento de ativação do bit DE, o padrão Frame Relay definiu o CIR (Committed Information Rate), que representa a capacidade média de informação de um circuito virtual. Para cada VC a ser ativado na rede, o usuário deve especificar o CIR de acordo com a necessidade de sua aplicação. Normalmente o CIR é especificado como sendo uma porcentagem da capacidade máxima da porta física onde é conectado o equipamento de aplicação do usuário, ou seja, para uma porta de 64 kbits/s, por exemplo, pode-se adotar um CIR de 32 kbits/s (50%) a ser configurado para o VC.

 

Desta forma, tanto os equipamentos de usuário como os equipamentos de rede passam a ativar o bit DE toda vez que um frame a ser enviado ultrapasse o CIR configurado para o respectivo VC. Isto implica que, em caso de congestionamento, os frames que possuem o bit DE ativado são preferencialmente descartados para tentar normalizar o carregamento da rede.

 

Quando o descarte de frames com o bit DE ativado não é suficiente para acabar com o congestionamento da rede, qualquer tipo de frame é descartado, independente do estado do bit DE.

Estado das Conexões

Este tipo de sinalização define como os equipamentos de usuário e os equipamentos da rede Frame Relay podem comunicar o status das portas e dos vários VC's configurados para cada porta. São utilizados alguns frames especiais com DLCI's específicos que são trocados entre a rede e as aplicações de usuário.

Esses frames monitoram o estado da conexão e fornecem as seguintes informações:

• Estado ativo ou não da interface ou porta;
• Os DLCI's válidos definidos para uma determinada porta ou interface;
• O estado de cada VC, como por exemplo se ele está congestionado ou não.

Vale ressaltar que, como esta sinalização é opcional no atendimento ao padrão Frame Relay, nem todos os equipamentos, seja de rede ou de usuário, possuem este tipo de funcionalidade implementada.

Sinalização SVC

A sinalização SVC trata apenas do estabelecimento e controle de um determinado SVC, de forma automática na rede. Diferente dos 2 tipos de sinalização anteriores, onde o resultado da sinalização é informado aos operadores da rede Frame Relay, a sinalização SVC não informa qual o estado atual da rede. Ela é apenas um procedimento para estabelecer um SVC de acordo com a demanda de uma determinada aplicação de usuário.

O padrão Frames Relay define as mensagens e os procedimentos necessários para ativar um SVC. Basicamente a rede avisa o destinatário que existe uma demanda para estabelecer uma conexão, e ele deve decidir de aceita ou não. Se for aceita, a rede configura o SVC na rede entre a origem da demanda e o destinatário. Assim que o SVC estiver ativo, os equipamentos de aplicação da origem e do destino podem iniciar a transferência de informações.

Quando os equipamentos de aplicação não necessitarem mais da conexão, qualquer um ou ambos avisam a rede, que por sua vez desativa o SVC. Durante o período em que o SVC está ativo, informações de tempo de duração e banda, entre outras, são armazenadas para uso dos sistemas de cobrança.