Garantált információátviteli sebesség (CIR): a Frame Relay hálózat garantált adatátviteli sebességének jelentése

A Frame Relay Hálózatok Alapjai és Kontextusa

A hálózati kommunikáció világában a megbízhatóság és a kiszámíthatóság kulcsfontosságú. Különösen igaz ez a nagykiterjedésű hálózatokra (WAN), ahol az adatok nagy távolságokon keresztül, gyakran kritikus üzleti folyamatok részeként utaznak. A 90-es években széles körben elterjedt Frame Relay technológia egy ilyen megoldást kínált, amely a csomagkapcsolt hálózatok rugalmasságát és költséghatékonyságát ötvözte a dedikált vonalak bizonyos szintű teljesítménygaranciájával. Ennek a garanciának a központi eleme a Garantált Információátviteli Sebesség, vagy angolul Committed Information Rate (CIR).

Mielőtt mélyebbre ásnánk a CIR rejtelmeibe, érdemes röviden áttekinteni, mi is az a Frame Relay. Ez egy nagysebességű WAN protokoll, amely a X.25 csomagkapcsolt hálózatok egyszerűsített változataként jött létre. Fő célja az volt, hogy hatékonyabb adatátvitelt tegyen lehetővé a megnövekedett vonali sebességek és a megbízhatóbb fizikai réteg (optikai kábelek) mellett. A Frame Relay a hibajavítást és az áramlásvezérlést a végpontokra, azaz a felhasználói eszközökre (DTE – Data Terminal Equipment) helyezi át, szemben a hálózati eszközökkel (DCE – Data Circuit-terminating Equipment), ami jelentősen csökkenti a hálózati késleltetést és növeli az áteresztőképességet.

A Frame Relay hálózatokban az adatátvitel virtuális áramkörökön keresztül történik. Ezek az áramkörök logikai kapcsolatok két végpont között, és nem fizikai, dedikált vonalak. Két fő típusa van:

• Állandó Virtuális Áramkörök (PVC – Permanent Virtual Circuit): Ezek előre konfigurált, állandó kapcsolatok, amelyeket a szolgáltató hoz létre, és folyamatosan aktívak. A legtöbb Frame Relay implementáció PVC-ket használt.
• Kapcsolt Virtuális Áramkörök (SVC – Switched Virtual Circuit): Ezek ideiglenes kapcsolatok, amelyeket igény szerint hoznak létre és bontanak le, hasonlóan a telefonhívásokhoz. Ritkábban használták a gyakorlatban.

Minden virtuális áramkörhöz egy egyedi azonosító, a DLCI (Data Link Connection Identifier) tartozik, amely a forgalom útválasztására szolgál a Frame Relay felhőn belül.

A Frame Relay népszerűségét a rugalmasságának és a költséghatékonyságának köszönhette. Mivel több ügyfél osztozhat ugyanazon a fizikai infrastruktúrán, a szolgáltatók alacsonyabb áron tudtak sávszélességet biztosítani, mint a dedikált bérelt vonalak esetében. Ez a megosztott infrastruktúra azonban felvetette a kérdést: hogyan garantálható a szolgáltatás minősége, ha több felhasználó verseng ugyanazokért az erőforrásokért? Erre a kérdésre ad választ a CIR fogalma.

A Garantált Információátviteli Sebesség (CIR) Definíciója és Jelentősége

A Garantált Információátviteli Sebesség (CIR) a Frame Relay hálózatok egyik legfontosabb paramétere, amely a szolgáltatási szint megállapodások (SLA – Service Level Agreement) alapját képezi. Egyszerűen fogalmazva, a CIR az a minimális adatátviteli sebesség, amelyet a szolgáltató ígér, hogy egy adott virtuális áramkörön keresztül garantál. Ez az a sávszélesség, amelyet a szolgáltató „elkötelezett” az ügyfél számára, még hálózati torlódás esetén is.

A CIR-t tipikusan kilobit per másodpercben (kbps) fejezik ki, és minden egyes PVC-hez egyedileg konfigurálható. Fontos hangsúlyozni, hogy a CIR nem a maximális sebesség, amelyet az ügyfél elérhet, hanem a garantált minimum. Ha a hálózat nem terhelt, az ügyfél a CIR-nél magasabb sebességgel is továbbíthat adatokat, egészen a fizikai port sebességéig vagy az úgynevezett „port speed” határáig. Azonban torlódás esetén a hálózat elsősorban a CIR-en belüli forgalmat próbálja meg fenntartani, míg a CIR feletti forgalom elveszhet.

A Garantált Információátviteli Sebesség (CIR) a Frame Relay hálózatokban az a szerződésben rögzített, minimális adatátviteli sebesség, amelyet a szolgáltató egy adott virtuális áramkörön keresztül garantál az ügyfél számára, biztosítva ezzel a kritikus üzleti adatok megbízható és kiszámítható továbbítását még hálózati torlódás esetén is.

Miért olyan jelentős a CIR?

• Minőségi Garancia: Üzleti alkalmazások (pl. ERP rendszerek, adatbázis hozzáférések) számára elengedhetetlen a kiszámítható teljesítmény. A CIR biztosítja, hogy a létfontosságú forgalom mindig megkapja a szükséges sávszélességet.
• Költségoptimalizálás: Az ügyfeleknek nem kell dedikált vonalat bérelniük, ami drága lehet. A CIR lehetővé teszi, hogy a megosztott hálózaton belül is garantált sávszélességet kapjanak, alacsonyabb áron.
• Hálózati Erőforrás-Menedzsment: A szolgáltatók számára a CIR alapvető eszköz az erőforrások elosztásában és a hálózati kapacitás tervezésében. Segít megelőzni a hálózat túlterhelését és biztosítja a tisztességes sávszélesség-elosztást az ügyfelek között.
• Szolgáltatási Szint Megállapodások (SLA): A CIR az SLA-k sarokköve. Ha a szolgáltató nem tudja teljesíteni a CIR-t, az ügyfél jogorvoslatot kérhet a szerződésben foglaltak szerint.

A CIR tehát nem csupán egy technikai paraméter, hanem egy üzleti garancia is, amely a szolgáltató és az ügyfél közötti bizalmon alapul.

A CIR Szerepe a Hálózati Torlódás Kezelésében

A Frame Relay hálózatok csomagkapcsolt jellege miatt, ahol több felhasználó osztozik az erőforrásokon, a torlódás elkerülhetetlen probléma lehet. A CIR éppen ezért kulcsfontosságú a torlódás kezelésében. Amikor a hálózat kapacitása korlátozottá válik, a szolgáltatói eszközök (Frame Relay switchek) a CIR-t használják fel annak eldöntésére, hogy melyik forgalom élvez prioritást. A CIR-en belül érkező csomagok nagyobb valószínűséggel jutnak át, míg a CIR feletti, „többlet” forgalom eshet áldozatul a torlódásnak, és eldobásra kerülhet.

Ez a mechanizmus biztosítja, hogy a legfontosabb adatok, amelyekre a CIR garantálást nyújt, továbbra is eljussanak a célba, még akkor is, ha a hálózat túlterhelt. A CIR tehát egyfajta „minőségi küszöböt” jelent, amely alatt a szolgáltatás minősége garantált, felette azonban bizonytalanná válhat. Ez a rugalmasság teszi lehetővé a Frame Relay számára, hogy költséghatékonyan nyújtson garantált szolgáltatást.

A CIR Működése a Frame Relay Hálózatban: Technikai Részletek

A CIR működésének megértéséhez elengedhetetlen, hogy megismerkedjünk a hozzá kapcsolódó további paraméterekkel: a Committed Burst Size (Bc), az Excess Burst Size (Be) és a Discard Eligibility (DE) bit. Ezek a paraméterek együtt határozzák meg, hogyan kezeli a Frame Relay hálózat a forgalmat, különösen torlódás esetén.

A Forgalom Mérése és Szabályozása: Bc és Tc

A CIR nem egy pillanatnyi sebességet jelent, hanem egy átlagos sebességet egy bizonyos időintervallum alatt. Ezt az időintervallumot a Committed Rate Measurement Interval (Tc) határozza meg. A Tc értékét a szolgáltató általában nem teszi közzé közvetlenül, hanem a CIR és a Bc értékekből származik.

A Committed Burst Size (Bc) az a maximális adatmennyiség (bitekben), amelyet az ügyfél egyetlen Tc időintervallumon belül a CIR sebességgel továbbíthat, anélkül, hogy a csomagjai jelölve lennének. A Bc tehát a CIR-hez rendelt „engedélyezett adatcsomag mérete” egy adott időegység alatt.
A kapcsolat a CIR, a Bc és a Tc között a következő képlettel írható le:
Tc = Bc / CIR
Például, ha a CIR 64 kbps (8 KB/s) és a Bc 8000 bit (1 KB), akkor a Tc = 8000 bit / 64000 bps = 0.125 másodperc. Ez azt jelenti, hogy 0.125 másodpercenként 8000 bitet garantál a szolgáltató.

A Frame Relay hálózatok a token bucket (jelzőzseton vödör) algoritmushoz hasonló mechanizmusokat használnak a forgalom figyelésére és szabályozására. Képzeljünk el egy „vödröt”, amelybe a zsetonok (tokenek) állandóan, a CIR sebességével esnek. Minden továbbítandó bithez egy zsetonra van szükség. Ha a forgalom a CIR-en belül van, elegendő zseton áll rendelkezésre, és a csomagok akadálytalanul továbbítódnak. Ha a forgalom rövid időre meghaladja a CIR-t, a vödörben felhalmozódott zsetonok felhasználhatók a „túllövés” kompenzálására, feltéve, hogy a Bc értékét nem lépik túl.

Excess Burst Size (Be): A „Többlet” Kapacitás

A Excess Burst Size (Be) az a további adatmennyiség (bitekben), amelyet az ügyfél a Bc-n felül továbbíthat egy adott Tc időintervallumon belül, és amelyet a hálózat „best-effort” alapon megpróbál kézbesíteni. A Be-vel továbbított adatok azonban jelölve lesznek a hálózati eszközök által, jelezve, hogy torlódás esetén ezek a csomagok eldobhatók.

A Be tehát egyfajta „többlet” vagy „felülfizetés” kapacitás. Az ügyfél kihasználhatja a hálózat pillanatnyi szabad kapacitását a CIR felett, egészen a CIR + Be értékéig. Ez a rugalmasság lehetővé teszi, hogy az alkalmazások rövid idejű forgalmi csúcsokat is kezelni tudjanak, anélkül, hogy magasabb CIR-értéket kellene fizetniük, ami drágább lenne. Azonban fontos tudni, hogy a Be-n belüli forgalom kézbesítése nem garantált.

A Discard Eligibility (DE) Bit: A Prioritás Jelölése

A Frame Relay keretek fejlécében található egy Discard Eligibility (DE) bit. Ennek a bitnek a szerepe kulcsfontosságú a torlódás kezelésében és a CIR/Be mechanizmus működésében.

• Ha a DE bit 0 (nulla), az azt jelenti, hogy a keret a CIR-en belül érkezett, és a hálózat garantáltan megpróbálja kézbesíteni. Ezek a keretek élveznek prioritást torlódás esetén.
• Ha a DE bit 1 (egy), az azt jelenti, hogy a keret a CIR-t meghaladó, de a Be-n belüli forgalom része, vagyis „többlet” forgalom. Ezek a keretek a hálózati torlódás esetén elsőként kerülhetnek eldobásra.

A Frame Relay switchek figyelik a bejövő forgalmat, és ha az meghaladja a CIR-t, de még a Be-n belül van, akkor automatikusan beállítják a DE bitet 1-re. Ha a forgalom meghaladja a CIR + Be értékét, akkor a kereteket azonnal eldobhatják, még mielőtt belépnének a hálózatba.

Ez a mechanizmus teszi lehetővé a szolgáltató számára, hogy hatékonyan kezelje a hálózati erőforrásokat és prioritizálja a forgalmat. Az ügyfél szempontjából ez azt jelenti, hogy a CIR-ért fizetett garancia valós, míg a Be-vel küldött adatok „best-effort” alapon, azaz a legjobb igyekezet szerint kerülnek továbbításra.

CIR-hez Kapcsolódó Paraméterek Összefoglalása

Paraméter	Leírás	Jelentősége	DE Bit
CIR (Committed Information Rate)	Garantált átviteli sebesség	Minimális, garantált sávszélesség torlódás esetén is.	0
Bc (Committed Burst Size)	Garantált adatcsomag méret	A CIR-hez tartozó maximális adatmennyiség egy Tc időintervallumon belül.	0
Be (Excess Burst Size)	Többlet adatcsomag méret	A Bc-n felül, „best-effort” alapon továbbítható adatmennyiség.	1
Tc (Committed Rate Measurement Interval)	Mérési időintervallum	Az az idő, amely alatt a CIR és Bc mérése történik. (Tc = Bc / CIR)	N/A
DE Bit (Discard Eligibility Bit)	Eldobhatósági bit	Jelzi, hogy egy keret torlódás esetén eldobható-e (1) vagy sem (0).	0 vagy 1

Példa a CIR, Bc, Be és DE Bit Működésére

Tegyük fel, hogy egy ügyfél PVC-je a következő paraméterekkel rendelkezik:

• CIR = 128 kbps
• Bc = 16000 bit (2 KB)
• Be = 8000 bit (1 KB)

Ebből a Tc kiszámítható: Tc = 16000 bit / 128000 bps = 0.125 másodperc.
Ez azt jelenti, hogy 0.125 másodpercenként a hálózat garantálja 16000 bit átvitelét.

Nézzük meg, mi történik különböző forgalmi forgatókönyvek esetén:

1. Forgalom a CIR-en belül: Ha az ügyfél 0.125 másodperc alatt kevesebb, mint 16000 bitet küld, a hálózat minden keretet továbbít, és a DE bitet 0-ra állítja. Ezek a keretek garantáltan célba érnek, még torlódás esetén is.
2. Forgalom a CIR felett, de a Bc + Be-n belül: Ha az ügyfél 0.125 másodperc alatt 16000 bitnél többet, de 16000 + 8000 = 24000 bitnél kevesebbet küld, a hálózat a 16000 bit feletti kereteket továbbítja, de beállítja a DE bitet 1-re. Ezek a keretek kézbesítésére a hálózat „best-effort” alapon törekszik. Ha a hálózat torlódik, ezeket a kereteket eldobhatja.
3. Forgalom a Bc + Be felett: Ha az ügyfél 0.125 másodperc alatt 24000 bitnél többet küld, a hálózat azonnal eldobja a 24000 bit feletti kereteket, még mielőtt azok belépnének a hálózatba. Ebben az esetben a hálózat „traffic policing” vagy „shaping” mechanizmussal védi magát a túlterheléstől.

Ez a finomhangolt mechanizmus biztosítja, hogy a hálózat stabilan működjön, miközben az ügyfelek rugalmasan használhatják a rendelkezésre álló kapacitást.

A CIR Túllépése és Annak Következményei

Amint azt már említettük, a CIR feletti forgalom kezelése egy kritikus aspektusa a Frame Relay működésének. A szolgáltatói hálózatoknak gondoskodniuk kell arról, hogy a garantált szolgáltatás fenntartható legyen minden ügyfél számára, még akkor is, ha egyes ügyfelek a szerződött CIR értéküknél nagyobb sávszélességet próbálnak igénybe venni.

A Forgalom Jelölése és Eldobása

A Frame Relay switchek folyamatosan monitorozzák az egyes virtuális áramkörökön beérkező adatforgalmat. Amikor a forgalom meghaladja a CIR-t, a hálózati eszközök megkezdik a keretek jelölését a DE bit beállításával. Ez a jelölés nem jelenti azt, hogy a keret azonnal eldobásra kerül, csupán azt, hogy torlódás esetén ez a keret eldobható.

A jelölt keretek (DE=1) továbbításra kerülnek a hálózaton. Ha azonban a hálózat bármely pontján torlódás lép fel (pl. egy kimenő interfész túlterhelt), a Frame Relay switch-ek először azokat a kereteket dobják el, amelyeknek a DE bitje 1-re van állítva. Ez biztosítja, hogy a CIR-en belüli, garantált forgalom (DE=0) élvezzen prioritást, és nagyobb eséllyel jusson át a hálózaton.

Mi történik, ha a forgalom a CIR+Be értéket is meghaladja? Ebben az esetben a hálózat azonnal eldobja a túlzott kereteket. Ez a mechanizmus, amelyet gyakran policing-nak neveznek, megakadályozza, hogy egyetlen ügyfél is aránytalanul nagy sávszélességet foglaljon le, és ezzel veszélyeztesse a hálózat stabilitását és más ügyfelek szolgáltatásminőségét.

A Csomagvesztés és Késleltetés Hatása

A CIR túllépésének és a DE bit működésének közvetlen következménye a csomagvesztés valószínűségének növekedése és a késleltetés ingadozása.

• Csomagvesztés: Ha a hálózat torlódik, a DE=1-es keretek eldobásra kerülhetnek. Ez különösen problémás lehet olyan alkalmazások számára, amelyek érzékenyek a csomagvesztésre, mint például a hang- és videóátvitel (VoIP, videókonferencia). Az adatátviteli alkalmazások (pl. fájlátvitel) esetében a csomagvesztés újraküldéseket eredményez, ami lassítja az átvitelt, de ritkán okoz teljes szolgáltatáskiesést.
• Késleltetés (Latency) és Jitter: Bár a CIR a sávszélességet garantálja, a késleltetés és a jitter (a késleltetés ingadozása) továbbra is változhat. Torlódás esetén a hálózati eszközök pufferelhetik a kereteket, ami növeli a késleltetést. A DE=1-es keretek eldobása pedig növelheti a jittert, mivel a hálózatnak meg kell várnia az újraküldést.

Ezek a hatások rontják a felhasználói élményt és befolyásolhatják az üzleti alkalmazások teljesítményét. Ezért fontos, hogy a CIR és Be értékeket gondosan válasszák meg az alkalmazási igényeknek megfelelően.

Szolgáltatási Szint Megállapodások (SLA-k) és a CIR

A Szolgáltatási Szint Megállapodás (SLA) egy hivatalos szerződés a szolgáltató és az ügyfél között, amely meghatározza a szolgáltatás minőségével kapcsolatos elvárásokat és garanciákat. A Frame Relay hálózatokban a CIR az SLA egyik legfontosabb paramétere, amely közvetlenül befolyásolja a szolgáltatás minőségét és a szolgáltató felelősségét.

A CIR mint Az SLA Alapja

Az SLA-ban a szolgáltató kötelezettséget vállal arra, hogy a szerződött CIR-t a legtöbb időben (pl. 99.9% rendelkezésre állás) biztosítja. Ez azt jelenti, hogy az ügyfél elvárhatja, hogy a CIR-en belüli forgalma megbízhatóan és minimális csomagvesztéssel jusson át a hálózaton. Az SLA tartalmazza a CIR-rel kapcsolatos konkrét mutatókat, mint például:

• Áteresztőképesség (Throughput): A CIR értékének betartása.
• Késleltetés (Latency): A csomagok hálózaton belüli utazási ideje. Bár a CIR nem közvetlenül garantálja a késleltetést, a csomagvesztés elkerülése hozzájárul a stabilabb késleltetéshez.
• Jitter: A késleltetés ingadozása, különösen fontos a valós idejű alkalmazások (hang, videó) számára.
• Csomagvesztési ráta (Packet Loss Rate): A hálózaton elveszett csomagok százaléka. A CIR-en belüli forgalomra általában nagyon alacsony csomagvesztési rátát garantálnak.
• Rendelkezésre állás (Availability): A hálózat működési ideje százalékban kifejezve.

Ha a szolgáltató nem teljesíti az SLA-ban rögzített CIR-rel kapcsolatos feltételeket, az ügyfél jogában áll kártérítést vagy szolgáltatási kreditet igényelni a szerződésben rögzített feltételek szerint. Ez a pénzügyi ösztönző biztosítja, hogy a szolgáltató fenntartsa a magas színvonalú szolgáltatást.

Az Ügyfél és a Szolgáltató Felelőssége

Az SLA nem csak a szolgáltató, hanem az ügyfél felelősségét is rögzíti. Az ügyfélnek meg kell győződnie arról, hogy az alkalmazásai nem generálnak tartósan olyan forgalmat, amely meghaladja a CIR + Be értéket, mivel ez azonnali csomageldobáshoz vezet. Bár a Be lehetővé teszi a burst forgalmat, a túlzott és tartós túllépés rontja a szolgáltatás minőségét, és nem tartozik a szolgáltató garanciája alá.

A szolgáltató felelőssége kiterjed a hálózati infrastruktúra karbantartására, a torlódások megelőzésére és a forgalom megfelelő kezelésére a CIR garanciák betartása érdekében. Ehhez folyamatosan monitorozniuk kell a hálózat teljesítményét, és szükség esetén kapacitásbővítést kell végrehajtaniuk.

A CIR Kiválasztása és Optimalizálása

A megfelelő CIR érték kiválasztása kulcsfontosságú a Frame Relay hálózatok hatékony és költséghatékony működéséhez. A túl alacsony CIR a szolgáltatás minőségének romlásához vezethet, míg a túl magas CIR feleslegesen növeli a költségeket.

Alkalmazási Igények Felmérése

A CIR kiválasztásának alapja az ügyfél alkalmazásainak sávszélesség-igényének pontos felmérése. Különböző alkalmazások eltérő követelményekkel rendelkeznek:

• Valós idejű alkalmazások (VoIP, Videókonferencia): Ezek az alkalmazások rendkívül érzékenyek a késleltetésre, a jitterre és a csomagvesztésre. Számukra elengedhetetlen a magasabb CIR, amely biztosítja a folyamatos és garantált sávszélességet. A Be használata kevésbé releváns, mivel a valós idejű forgalomnak stabilnak kell lennie.
• Tranzakciós alkalmazások (POS, adatbázis hozzáférés): Ezek az alkalmazások közepesen érzékenyek a késleltetésre, de fontos számukra az adatok integritása. A CIR-nek elegendőnek kell lennie a tranzakciók gyors lebonyolításához. A Be hasznos lehet a rövid, intenzív adatcsúcsok kezelésére.
• Tömeges adatátvitel (Fájlátvitel, biztonsági mentés): Ezek az alkalmazások kevésbé érzékenyek a késleltetésre és a kisebb csomagvesztésre, mivel az újraküldés mechanizmusai kezelik a hibákat. Számukra alacsonyabb CIR is elegendő lehet, és nagyobb Be értékkel optimalizálhatók a költségek, kihasználva a hálózat pillanatnyi szabad kapacitását.

A hálózati forgalom elemzése, a csúcsforgalmi időszakok azonosítása és az alkalmazások priorizálása elengedhetetlen a helyes CIR értékek meghatározásához.

Költség-Hatékonyság

A CIR közvetlenül befolyásolja a szolgáltatás árát. Minél magasabb a CIR, annál drágább a PVC. Ezért kulcsfontosságú az egyensúly megteremtése a teljesítmény és a költségek között. A Be paraméter okos használatával az ügyfelek csökkenthetik a szükséges CIR értékét, és ezzel a költségeiket, miközben továbbra is képesek kezelni a rövid idejű forgalmi csúcsokat. Ez a burstability (túllövési képesség) a Frame Relay egyik legnagyobb előnye a dedikált vonalakkal szemben.

Dinamikus CIR Lehetősége

Bár a CIR általában statikus érték, amelyet a PVC létrehozásakor rögzítenek, egyes szolgáltatók kínálhatnak rugalmasabb megoldásokat, például dinamikus CIR-t vagy időalapú CIR-profilokat. Ez lehetővé tenné az ügyfelek számára, hogy a sávszélességet a napi vagy heti igényekhez igazítsák, például napközben magasabb CIR-t használjanak, éjszaka pedig alacsonyabbat. Ez azonban ritkább volt a hagyományos Frame Relay hálózatokban.

A CIR Monitoringja és Menedzselése

A CIR előnyeinek teljes kihasználásához és a szolgáltatási szint fenntartásához elengedhetetlen a Frame Relay hálózat és az egyes PVC-k teljesítményének folyamatos monitoringja és menedzselése.

Miért Fontos a Monitoring?

A monitoring segít:

• Ellenőrizni az SLA betartását: Az ügyfél ellenőrizheti, hogy a szolgáltató valóban biztosítja-e a szerződött CIR-t.
• A forgalmi minták azonosítása: Segít megérteni, hogy az alkalmazások hogyan használják a sávszélességet, és szükség van-e a CIR/Be értékek módosítására.
• Problémák azonosítása és hibaelhárítás: A csomagvesztés, késleltetés vagy alacsony áteresztőképesség okainak felderítése.
• Kapacitástervezés: A jövőbeli sávszélesség-igények előrejelzése.

Eszközök és Módszerek

A Frame Relay hálózatok monitoringjára számos eszköz és módszer létezik:

• SNMP (Simple Network Management Protocol): A legtöbb hálózati eszköz támogatja az SNMP-t, amely lehetővé teszi a forgalmi statisztikák, hibaüzenetek és egyéb teljesítményadatok gyűjtését a Frame Relay switchekről és a CPE (Customer Premises Equipment) eszközökről (pl. routerekről). Különösen fontosak a PVC-nkénti forgalomra vonatkozó MIB (Management Information Base) adatok.
• Hálózati Analizátorok: Speciális szoftverek és hardverek, amelyek képesek rögzíteni és elemezni a Frame Relay kereteket, beleértve a DE bit állapotát is. Ez segíthet azonosítani a túlzott forgalmat és a csomagvesztés okait.
• CPE Router Statisztikák: Az ügyfél oldali routerek (pl. Cisco routerek) részletes statisztikákat szolgáltatnak az egyes PVC-k bejövő és kimenő forgalmáról, beleértve a DE bit beállítását és az eldobott keretek számát. Ezek az információk kulcsfontosságúak a CIR betartásának ellenőrzéséhez.
• SLA Monitoring Eszközök: Speciális szoftverek, amelyek folyamatosan mérik az SLA-ban rögzített paramétereket (átteresztőképesség, késleltetés, csomagvesztés) és riasztásokat generálnak, ha a teljesítmény a küszöbértékek alá esik.

A monitoring során különös figyelmet kell fordítani a DE bit jelölésének arányára. Ha túl sok keret van jelölve (DE=1), az azt jelzi, hogy az ügyfél rendszeresen meghaladja a CIR-t, és potenciálisan csomagvesztéssel szembesülhet torlódás esetén. Ha az eldobott keretek száma magas, az egyértelműen a szolgáltatás minőségének romlására utal.

Hibaelhárítás és Optimalizálás

Ha a monitoring adatok problémát jeleznek, a következő lépések tehetők a hibaelhárításra és a CIR optimalizálására:

• Forgalmi minták elemzése: Azonosítani kell, mely alkalmazások generálnak nagy forgalmat, és mikor jelentkeznek a forgalmi csúcsok.
• CIR/Be értékek felülvizsgálata: Ha az ügyfél rendszeresen meghaladja a CIR-t, de a hálózaton nincs torlódás, érdemes lehet megfontolni a CIR vagy a Be értékének növelését a szolgáltatóval.
• Forrásoldali forgalomformálás (Traffic Shaping): Az ügyfél konfigurálhatja a saját routerét, hogy korlátozza a kimenő forgalmat a CIR és Be értékeknek megfelelően. Ez megakadályozza a túlzott forgalom generálását és a keretek eldobását még mielőtt azok elhagynák az ügyfél telephelyét.
• Alkalmazás szintű optimalizálás: Egyes alkalmazások konfigurálhatók úgy, hogy hatékonyabban használják a rendelkezésre álló sávszélességet, vagy priorizálják a kritikus forgalmat.
• Kapcsolat a szolgáltatóval: Ha a szolgáltató nem tudja teljesíteni a CIR-t, vagy a hálózati torlódás állandó, az ügyfélnek fel kell vennie a kapcsolatot a szolgáltatóval a probléma megoldása érdekében.

A proaktív monitoring és menedzsment elengedhetetlen a Frame Relay hálózatok megbízható és hatékony működéséhez, különösen a CIR garanciák betartása szempontjából.

A CIR Előnyei és Korlátai a Frame Relay Kontextusában

A CIR koncepciója számos előnnyel járt a Frame Relay hálózatok számára, de természetesen voltak korlátai is, különösen a modern hálózati igények tükrében.

Előnyök

• Költséghatékonyság: A CIR lehetővé tette, hogy a vállalatok megosztott hálózati infrastruktúrát használjanak, elkerülve a drága dedikált bérelt vonalak szükségességét. A „burstability” (Bc és Be használata) further csökkentette a költségeket, mivel az ügyfeleknek csak a garantált minimumért kellett fizetniük, miközben kihasználhatták a szabad kapacitást.
• Rugalmasság: A virtuális áramkörök és a CIR konfigurálhatósága nagy rugalmasságot biztosított a hálózati topológiák kialakításában és a sávszélesség-igényekhez való alkalmazkodásban. Egyetlen fizikai kapcsolaton keresztül több PVC is létesíthető, különböző CIR értékekkel.
• Garantált Minőség (QoS): A CIR nyújtotta a legfontosabb QoS mechanizmust a Frame Relayben. Bár nem volt olyan kifinomult, mint a mai QoS megoldások, biztosította, hogy a kritikus üzleti forgalom prioritást kapjon és garantált sávszélességgel jusson célba.
• Egyszerűség (az X.25-höz képest): A Frame Relay egyszerűsítette az X.25 komplex hibajavítási és áramlásvezérlési mechanizmusait, ami gyorsabb és hatékonyabb adatátvitelt eredményezett. A CIR koncepciója is viszonylag egyszerű volt a megértés szempontjából.

Korlátok

• Késleltetés és Jitter: Bár a CIR a sávszélességet garantálta, a késleltetés és a jitter ingadozása továbbra is problémát jelenthetett, különösen a hang- és videóátvitel (VoIP, videókonferencia) esetében. A Frame Relay nem rendelkezett beépített fejlett QoS mechanizmusokkal a késleltetés és jitter minimalizálására.
• Hálózati Torlódás Kezelése: A DE bit alapú eldobás viszonylag durva torlódáskezelési mechanizmus. Ha a hálózat tartósan túlterhelt volt, jelentős csomagvesztés léphetett fel a Be forgalom esetében, ami rontotta az alkalmazások teljesítményét.
• Skálázhatóság: Bár a Frame Relay alkalmas volt közepes méretű WAN-okhoz, a nagyon nagy, globális hálózatok esetében a virtuális áramkörök menedzselése és a skálázhatóság kihívást jelenthetett.
• Technológiai Elavulás: A Frame Relay technológia a 2000-es évek elejétől fokozatosan elavulttá vált. Az IP-alapú hálózatok, az MPLS (Multiprotocol Label Switching) és az Ethernet szolgáltatások kínáltak fejlettebb QoS képességeket, nagyobb sebességeket és jobb skálázhatóságot.

Annak ellenére, hogy a Frame Relay ma már nagyrészt örökölt technológiának számít, és fokozatosan felváltották a modernebb megoldások, a CIR koncepciója alapvető fontosságú volt a hálózati szolgáltatások történetében. Megalapozta a minőségi szolgáltatás (QoS) fogalmát a megosztott hálózatokon, és rávilágított a garantált sávszélesség üzleti értékére.

Összehasonlítás Más Technológiákkal

A CIR koncepciójának jobb megértéséhez érdemes összehasonlítani a Frame Relay-t és annak garantált sebességét más WAN technológiákkal, amelyek hasonló, de eltérő módon kezelik a sávszélesség-garanciákat.

Bérelt Vonalak (Leased Lines) vs. Frame Relay CIR-rel

A Frame Relay megjelenése előtt a vállalatok gyakran dedikált bélelt vonalakat használtak a telephelyek közötti kommunikációra.

• Bérelt Vonalak:
  • Garantált sávszélesség: A bérelt vonal teljes fizikai kapacitása dedikáltan az adott ügyfél rendelkezésére áll. Nincs megosztás, nincs torlódás más ügyfelek miatt.
  • Költség: Nagyon drága, különösen nagy távolságokon és több telephely esetén, mivel a vonalat akkor is fizetni kell, ha nincs forgalom.
  • Rugalmatlanság: Nehéz a sávszélességet dinamikusan változtatni, és minden egyes kapcsolathoz külön fizikai vonal szükséges.
• Frame Relay CIR-rel:
  • Garantált sávszélesség: A CIR garantálja a minimális sávszélességet egy megosztott hálózaton. A Be-vel lehetőség van a burst forgalomra.
  • Költség: Jelentősen olcsóbb, mivel a hálózati erőforrásokat több ügyfél osztja meg.
  • Rugalmasság: Rugalmasabb a sávszélesség-allokáció és a hálózati topológia tekintetében.

A Frame Relay CIR-rel tehát a dedikált vonalak megbízhatóságát próbálta megközelíteni, miközben a csomagkapcsolt hálózatok költséghatékonyságát és rugalmasságát kínálta. Ez volt a fő oka a gyors elterjedésének.

MPLS (Multiprotocol Label Switching) és QoS

Az MPLS a modern WAN szolgáltatások gerince, amely nagyrészt felváltotta a Frame Relay-t és az ATM-et. Az MPLS sokkal fejlettebb QoS képességekkel rendelkezik, mint a Frame Relay:

• Finomhangolt QoS: Az MPLS nem csak a sávszélességet (mint a CIR), hanem a késleltetést, a jittert és a csomagvesztést is képes garantálni, különböző szolgáltatási osztályok (CoS – Class of Service) bevezetésével.
• Forgalomterelés (Traffic Engineering): Az MPLS lehetővé teszi a forgalom intelligensebb terelését a hálózaton belül, elkerülve a torlódásokat és optimalizálva az erőforrás-kihasználtságot.
• Skálázhatóság: Az MPLS sokkal jobban skálázható nagy és összetett hálózatokban.

Bár az MPLS-ben nincsen közvetlen „CIR” nevű paraméter, a mögötte lévő QoS mechanizmusok (pl. Committed Access Rate – CAR, vagy a DiffServ, IntServ modellek) hasonló elven működnek: garantálnak egy bizonyos szintű szolgáltatást a forgalom számára, de sokkal kifinomultabb és részletesebb módon.

Ethernet Szolgáltatások

Napjainkban a Metropolitan Ethernet (Metro Ethernet) és a Carrier Ethernet szolgáltatások is népszerű WAN megoldások. Ezek a szolgáltatások Ethernet interfészeken keresztül nyújtanak kapcsolatot, és gyakran használnak olyan paramétereket, mint a Committed Information Rate (CIR) és az Excess Information Rate (EIR), amelyek funkcionálisan nagyon hasonlóak a Frame Relay CIR és Be paramétereihez. Az Ethernet alapú szolgáltatásokban is lehetséges a forgalom jelölése (pl. CoS/DSCP értékekkel) és a torlódáskezelés.

Ez azt mutatja, hogy bár a Frame Relay mint technológia elavulttá vált, a CIR mögötti alapelv – a garantált sávszélesség biztosítása egy megosztott hálózaton – továbbra is releváns és alkalmazott a modern hálózati szolgáltatásokban, csak más néven és fejlettebb technológiai alapokon.

Gyakori Alkalmazási Területek és Példák

Bár a Frame Relay és vele együtt a CIR mára nagyrészt a múlté, fontos megérteni, milyen típusú alkalmazásokra és üzleti igényekre nyújtott megoldást a fénykorában. Ezek az alkalmazási területek ma is léteznek, csak modernebb technológiákon keresztül valósulnak meg, de az alapvető igény, a garantált sávszélesség, megmaradt.

WAN Összeköttetések és Hálózati Összekapcsolás

A Frame Relay elsődleges alkalmazási területe a vállalatok telephelyei közötti WAN összeköttetések biztosítása volt. Egy központi iroda és több fiókiroda közötti megbízható adatátvitel elengedhetetlen az üzleti működéshez. A CIR biztosította, hogy a fiókirodák közötti kommunikáció, vagy a központtal való kapcsolat mindig rendelkezzen a szükséges sávszélességgel.

• Példa: Egy banki hálózat, ahol a központ és a fiókok közötti tranzakciós adatok áramlanak. A CIR garantálta, hogy a pénzügyi tranzakciók adatai gyorsan és megbízhatóan eljussanak a központi szerverekre.

Banki Szektor és POS (Point-of-Sale) Rendszerek

A banki szektorban a megbízhatóság kritikus. A POS (Point-of-Sale) terminálok, ATM-ek és banki fiókok közötti kommunikációhoz stabil és garantált kapcsolatra volt szükség. A CIR-rel ellátott Frame Relay PVC-k ideálisak voltak erre a célra, mivel:

• Garantálták a tranzakciók adatainak átvitelét még csúcsforgalomban is.
• Költséghatékonyabbak voltak, mint a minden egyes terminálhoz külön bérelt vonal.

A Be paraméter lehetővé tette, hogy a rövid, de intenzív tranzakciós csúcsok (pl. a hónap végi fizetések idején) is feldolgozásra kerüljenek, anélkül, hogy a garantált sávszélességet tartósan magasra kellene állítani.

Hangátvitel (VoIP) Frame Relay Felett

Bár a Frame Relay nem volt optimális a valós idejű hangátvitelre a késleltetés és jitter érzékenység miatt, sok vállalat megpróbálta használni VoIP-hoz, különösen a CIR bevezetésével.

• A CIR garantálta a VoIP hívásokhoz szükséges minimális sávszélességet, csökkentve a csomagvesztés valószínűségét.
• Azonban a Frame Relay alapvető jellege miatt a késleltetés és a jitter továbbra is kihívást jelentett, ami befolyásolhatta a hangminőséget. Ezért a VoIP elterjedésével párhuzamosan a hálózatok is elkezdtek elmozdulni a fejlettebb QoS-t biztosító technológiák felé (pl. MPLS).

Videókonferencia és Egyéb Valós Idejű Alkalmazások

Hasonlóan a VoIP-hoz, a videókonferencia is igényelte a garantált sávszélességet. A CIR biztosította, hogy a videófolyam ne szakadozzon vagy ne fagyjon be a sávszélesség hiánya miatt. Azonban a videó is rendkívül érzékeny a késleltetésre és a jitterre, ami korlátozta a Frame Relay alkalmasságát a legmagasabb minőségű videóalkalmazásokhoz.

Adatbázis Replikáció és Szinkronizáció

A távoli telephelyek közötti adatbázis-replikáció és szinkronizáció kritikus üzleti folyamat. A CIR garantálta, hogy a nagy adatmennyiségek is megbízhatóan és időben átadásra kerüljenek, biztosítva az adatok konzisztenciáját és a folyamatos üzletmenetet.

Ezek az alkalmazási területek rávilágítanak arra, hogy a garantált információátviteli sebesség, vagyis a CIR, milyen alapvető igényt elégített ki a hálózati kommunikációban. Bár a Frame Relay mint technológia az iparág fejlődésével a háttérbe szorult, a mögötte lévő elv, a szolgáltatási minőség garantálása, továbbra is központi szerepet játszik a modern hálózati architektúrákban.

Technikai Mélyfúrás: CIR Számítások és Forgalmi Modellek

A CIR, Bc és Be paraméterek nem csupán elméleti értékek, hanem a hálózattervezés és -üzemeltetés során konkrét számításokkal és modellezéssel alátámasztott döntések alapját képezik. A szolgáltatók ezekkel az értékekkel szabályozzák a hálózatot, az ügyfelek pedig ezek alapján becsülik meg a szükséges sávszélességet.

A Token Bucket Algoritmus Elve

Ahogy korábban említettük, a CIR és a hozzá kapcsolódó burst paraméterek működése a token bucket (jelzőzseton vödör) algoritmus elvén alapul. Ez az algoritmus egy elterjedt módszer a forgalomformálásra (traffic shaping) és a forgalmi sebesség korlátozására a hálózatokban.

Képzeljünk el két vödröt:

1. Committed Bucket (CIR vödör): Ez a vödör a CIR sebességével (token/másodperc) telik meg zsetonokkal. A vödör mérete a Bc (Committed Burst Size). Amikor egy adatkeret érkezik, és a vödörben van elegendő zseton, a zsetonok felhasználásra kerülnek, és a keret „garantált” forgalomként (DE=0) továbbítódik. Ha a vödör üres, de a keret nem haladja meg a Be-t, akkor a keret a második vödörből próbál zsetont szerezni.
2. Excess Bucket (Be vödör): Ez a vödör a Bc vödör kiürülése után lép működésbe, és a Be méretű zsetonokat tárolja. Ha a CIR vödör üres, de a Be vödörben van zseton, a keret továbbítódik, de „eldobható” forgalomként (DE=1) jelölve.

Ha mindkét vödör üres, és a keret érkezik, akkor az eldobásra kerül. Ez a modell biztosítja, hogy a hálózat a CIR-en belüli forgalmat priorizálja, miközben lehetőséget ad a rövid idejű burst forgalomra.

Hálózati Tervezési Szempontok

A CIR értékek meghatározása a hálózattervezés kritikus része. A szolgáltatók a következő szempontokat veszik figyelembe:

• Agregációs arány (Oversubscription Ratio): Mivel a Frame Relay hálózat megosztott, a szolgáltatók általában több CIR-t adnak el, mint amennyi a fizikai hálózati kapacitás. Például, ha egy fizikai link 10 Mbps, a szolgáltató eladhat 20 Mbps vagy akár 50 Mbps CIR-t az összes PVC-n keresztül. Ez az „oversubscription” vagy aggregációs arány teszi lehetővé a költséghatékonyságot. Azonban az arányt gondosan kell megválasztani, hogy elkerüljék a túlzott torlódást.
• Forgalmi minták: A szolgáltatók elemzik a tipikus ügyfélforgalmi mintákat (pl. mikor van csúcsforgalom, milyen a burstiness mértéke) a CIR és Be értékek optimalizálásához.
• Alkalmazási profilok: Különböző alkalmazások eltérő QoS-igényekkel rendelkeznek. A szolgáltatók gyakran kínálnak különböző „szolgáltatási osztályokat” vagy „profilokat” (pl. hang, adat, videó), amelyekhez előre definiált CIR, Bc és Be értékek tartoznak.
• Hálózati puffer méretek: A Frame Relay switchek puffer méretei is befolyásolják, hogy mennyi burst forgalmat képesek kezelni a csomagvesztés előtt. A nagyobb pufferek képesek ideiglenesen tárolni a túlzott forgalmat, csökkentve az eldobások számát, de növelve a késleltetést.

Példa CIR Számításra és Optimalizálásra

Vegyünk egy példát, ahol egy vállalat egy 256 kbps-os Frame Relay PVC-t szeretne bérelni.
A vállalatnak a következő forgalmi igényei vannak:

• Alap adatforgalom: Folyamatosan kb. 64 kbps.
• Rövid idejű adatbázis-szinkronizáció: Naponta többször, kb. 2 másodpercig tartó 512 kbps-os csúcsforgalom.

Hogyan állítsuk be a CIR és Be értékeket?

Első megközelítés: Magas CIR
Ha a vállalat a csúcsforgalmat is garantálni szeretné, akkor a CIR-t 512 kbps-ra kellene beállítani. Ez azonban nagyon drága lenne, és a sávszélesség nagy része kihasználatlan maradna a nap nagy részében.

Második megközelítés: CIR + Be optimalizálás

1. CIR: Állítsuk a CIR-t az alap adatforgalomhoz, pl. 128 kbps-re (biztonsági ráhagyással).
2. Tc kiszámítása: Tegyük fel, hogy a szolgáltató 125 ms-os Tc intervallumot használ. Akkor a Bc = CIR * Tc = 128000 bps * 0.125 s = 16000 bit (2 KB).
3. Be kiszámítása: A csúcsforgalom 512 kbps és 2 másodpercig tart. A CIR 128 kbps. A többletforgalom tehát 512 – 128 = 384 kbps.
   Ez a 384 kbps forgalom a 2 másodperc alatt: 384000 bps * 2 s = 768000 bit.
   Mivel a Be a Tc intervallumra vonatkozik, a Be-nek elegendőnek kell lennie ahhoz, hogy a 0.125 másodperces burst csúcsot is kezelje.
   A csúcsforgalom sebessége (512 kbps) annyiszor nagyobb, mint a CIR (128 kbps), ahányszor a Bc-t és a Be-t összeadjuk (vagyis 512/128 = 4-szeres).
   Ha a Bc 16000 bit, akkor a teljes burst méretnek (Bc+Be) 4 * 16000 = 64000 bitnek kell lennie, ha azt akarjuk, hogy a teljes 512 kbps-os forgalom bekerüljön a hálózatba, és csak a Be rész legyen jelölve.
   Tehát, Be = 64000 bit – 16000 bit = 48000 bit (6 KB).
   Ez biztosítja, hogy a rövid idejű 512 kbps-os csúcsforgalom is átmenjen, de a CIR feletti része jelölve legyen, és torlódás esetén eldobható.

Ez a példa illusztrálja, hogy a CIR, Bc és Be értékek gondos megválasztása hogyan optimalizálhatja a teljesítményt és a költségeket a Frame Relay hálózatokban.