프레임 릴레이

2. 기술 설명

프레임 릴레이 설계자들은 지역 네트워크(LAN) 간 및 광역 네트워크(WAN)의 종단점 간 간헐적 트래픽에 대한 비용 효율적인 데이터 전송을 위한 통신 서비스를 제공하는 것을 목표로 했다. 프레임 릴레이는 데이터를 "프레임"이라는 가변 크기의 단위로 나누고, 필요한 오류 수정(예: 데이터 재전송)은 종단점에서 처리한다. 이를 통해 전반적인 데이터 전송 속도가 빨라진다. 대부분의 서비스에서 네트워크는 영구 가상 회선(PVC)을 제공하며, 이는 고객이 항상 전용 연결을 사용하면서도 전용선을 위한 전일 이용료를 지불할 필요가 없음을 의미한다. 서비스 제공업체는 각 프레임이 목적지까지 이동하는 경로를 결정하고 사용량에 따라 요금을 부과할 수 있다.

기업은 서비스 품질을 선택하여 일부 프레임의 우선 순위를 높이고 다른 프레임의 중요도를 낮출 수 있다. 프레임 릴레이는 분할 T-1 또는 E1, 또는 전체 T-캐리어 또는 E-캐리어 시스템 캐리어에서 실행될 수 있다. 프레임 릴레이는 기본 속도 ISDN(128 kbit/s 대역폭 제공)과 비동기 전송 모드(ATM)(프레임 릴레이와 유사한 방식으로 작동하지만 속도는 155.520 Mbit/s~622.080 Mbit/s) 사이의 중간 서비스를 보완하고 제공한다.^[1]

프레임 릴레이는 아날로그 음성 회선에서 데이터 전송을 위해 설계된 이전의 X.25 패킷 교환 기술을 기반으로 한다. 상대적으로 높은 전송 오류 확률을 가진 아날로그 신호를 예상한 X.25와 달리, 프레임 릴레이는 전송 오류 확률이 낮은 링크(일반적으로 PDH와 같이 실질적으로 손실이 없는 링크)에서 작동하는 고속 패킷 교환 기술이다. 즉, 프로토콜이 오류를 수정하려고 시도하지 않는다. 프레임 릴레이 네트워크가 프레임의 오류를 감지하면 해당 프레임을 단순히 삭제한다. 손실된 프레임의 감지 및 재전송은 종단점의 책임이다.(그러나 디지털 네트워크는 아날로그 네트워크에 비해 극히 낮은 오류 발생률을 제공한다.)

프레임 릴레이는 종종 지역 네트워크(LAN)를 주요 백본에 연결하는 데 사용되며, 공용 광역 네트워크(WAN) 및 T-1 회선을 통한 전용선을 사용하는 사설 네트워크 환경에서도 사용된다. 전송 기간 동안 전용 연결이 필요하다. 프레임 릴레이는 꾸준한 전송 흐름을 필요로 하는 음성 또는 비디오 전송에 이상적인 경로를 제공하지 않는다. 그러나 특정 상황에서는 음성 및 비디오 전송에 프레임 릴레이를 사용할 수 있다.

프레임 릴레이는 통합 서비스 디지털 네트워크(ISDN)의 확장으로 시작되었다. 설계자들은 패킷 교환 네트워크가 회선 교환 기술을 통해 전송될 수 있도록 하는 것을 목표로 했다. 이 기술은 WAN을 구축하는 독립적이고 비용 효율적인 수단이 되었다.

프레임 릴레이 스위치는 원격 LAN을 WAN에 연결하기 위한 가상 회선을 생성한다. 프레임 릴레이 네트워크는 일반적으로 라우터인 LAN 경계 장치와 캐리어 스위치 사이에 존재한다. 캐리어가 스위치 간에 데이터를 전송하는 데 사용하는 기술은 가변적이며 캐리어마다 다를 수 있다(즉, 실제 프레임 릴레이 구현은 자체 전송 메커니즘에만 의존할 필요가 없다).

이 기술의 복잡성 때문에 프레임 릴레이의 작동 방식을 설명하는 데 사용되는 용어에 대한 철저한 이해가 필요하다. 프레임 릴레이에 대한 확실한 이해 없이는 성능 문제 해결이 어렵다.

프레임 릴레이 프레임 구조는 LAP-D에 대해 정의된 구조와 거의 동일하다. 트래픽 분석은 제어 필드가 없다는 점을 통해 프레임 릴레이 형식과 LAP-D를 구분할 수 있다.^[2]

#### 프로토콜 데이터 단위 (PDU)

프레임 릴레이 프로토콜 데이터 단위(PDU)는 플래그 필드, 주소 필드, 정보 필드, 프레임 검사 시퀀스(FCS) 필드로 구성된다.

플래그 필드는 고급 데이터 링크 동기화를 수행하며, 고유 패턴 01111110을 사용하여 프레임의 시작과 끝을 나타낸다. 01111110 패턴이 프레임 내부에 나타나지 않도록 비트 스터핑 및 디스터핑 절차가 사용된다.

주소 필드는 사용 중인 주소의 범위에 따라 2~5 옥텟을 차지할 수 있다. 2옥텟 주소 필드는 EA(주소 필드 확장 비트)와 C/R(명령/응답 비트)로 구성된다.

• 허용 제어(Admission Control): 프레임 릴레이에서 연결 수락 후 리소스 요구 사항을 보장하는 주요 메커니즘이다. 네트워크는 요청된 트래픽 설명자와 네트워크의 잔여 용량의 관계를 기반으로 새 연결 요청 수락 여부를 결정한다. 트래픽 설명자는 호 설정 시 또는 서비스 가입 시 교환 노드에 전달되는 매개변수 집합으로 구성되며, 연결의 통계적 특성을 나타낸다.
• 보장 정보 전송률(CIR, Committed Information Rate): 네트워크가 측정 간격 T 동안 정보 단위를 전송할 것을 보장하는 평균 속도(bit/s)이다.
• 보장 버스트 크기(BC, Committed Burst Size): 간격 T 동안 전송 가능한 정보 단위의 최대 수이다.
• 초과 버스트 크기(BE, Excess Burst Size): 네트워크가 간격 동안 전송하려고 시도하는 보장되지 않은 정보 단위(비트)의 최대 수이다.

• FECN(순방향 명시적 혼잡 알림, Forward Explicit Congestion Notification): 프레임 전송 방향에서 혼잡이 발생했음을 나타내도록 1로 설정될 수 있으므로, '''목적지'''에 혼잡이 발생했음을 알린다.
• BECN(역방향 명시적 혼잡 알림, Backward Explicit Congestion Notification): 프레임 전송과 반대 방향의 네트워크에서 혼잡이 발생했음을 나타내도록 1로 설정될 수 있으므로, '''송신자'''에게 혼잡이 발생했음을 알린다.

2. 1. 프로토콜 데이터 단위 (PDU)

2. 2. 혼잡 제어

• 허용 제어(Admission Control): 프레임 릴레이에서 연결 수락 후 리소스 요구 사항을 보장하는 주요 메커니즘이다. 네트워크는 요청된 트래픽 설명자와 네트워크의 잔여 용량의 관계를 기반으로 새 연결 요청 수락 여부를 결정한다. 트래픽 설명자는 호 설정 시 또는 서비스 가입 시 교환 노드에 전달되는 매개변수 집합으로 구성되며, 연결의 통계적 특성을 나타낸다.
• 보장 정보 전송률(CIR, Committed Information Rate): 네트워크가 측정 간격 T 동안 정보 단위를 전송할 것을 보장하는 평균 속도(bit/s)이다.
• 보장 버스트 크기(BC, Committed Burst Size): 간격 T 동안 전송 가능한 정보 단위의 최대 수이다.
• 초과 버스트 크기(BE, Excess Burst Size): 네트워크가 간격 동안 전송하려고 시도하는 보장되지 않은 정보 단위(비트)의 최대 수이다.

• FECN(순방향 명시적 혼잡 알림, Forward Explicit Congestion Notification): 프레임 전송 방향에서 혼잡이 발생했음을 나타내도록 1로 설정될 수 있으므로, '''목적지'''에 혼잡이 발생했음을 알린다.
• BECN(역방향 명시적 혼잡 알림, Backward Explicit Congestion Notification): 프레임 전송과 반대 방향의 네트워크에서 혼잡이 발생했음을 나타내도록 1로 설정될 수 있으므로, '''송신자'''에게 혼잡이 발생했음을 알린다.