Stille opmars frame relay

Frame relay blijkt in de praktijk één van de meest efficiënte, betrouwbare, ‘interoperabele’ en betaalbare datacommunicatie-oplossingen te zijn. Toch kreeg de technologie niet de aandacht die bijvoorbeeld ‘asynchronous transfer mode’ ten deel viel. Waarom is frame relay interessant en hoe kies je een leverancier?

De nog vrij jonge frame relay-technologie is in opmars. Volgens cijfers van de Frame Relay Forum Groep waren er begin 1995 wereldwijd 5746 grote klanten die deze technologie gebruiken. Frame relay (fr) wordt ingezet om wide area networks (wan) op te bouwen. Daarbij zorgen fr-lijnen voor de verbindingen tussen de routers van local area networks (lan).
De omzetgroei in fr-diensten is fors; frame relay wordt één van de snelst groeiende datacom-sectoren aller tijden genoemd. De markt groeit zelfs nog sneller dan destijds Ethernet, de huidige dominante technologie voor lokale netwerken.
Pas eind 1991 werden in de Verenigde Staten de eerste fr-diensten op de markt aangeboden door het kleine telecombedrijf Wiltel (nu LDDS Worldcom). Inmiddels is de dienst ook in Nederland leverbaar door internationale ‘frame relay service providers’ als AT&T, British Telecom, Cable & Wireless, Compuserve, Eunetcom, France Telecom, Infonet, MCI, Unisource, Sprint, Sita en zelfs Telecom Finland. In 1992 werd er voor 17,2 miljoen dollar omgezet; in 1995 was dit opgelopen tot het recordbedrag van 761,2 miljoen dollar. Naar verwachting kan rond 1997 een omzet in frame relay-diensten van 1,7 miljard dollar worden gehaald.
De koek wordt verdeeld door vier grote fr-leveranciers: AT&T, Sprint, MCI en Ldds. De overigen mogen de kruimels (9%) van de markt verdelen, zie figuur 1.

Bandbreedte

Frame relay lost een groot aantal problemen op dat de bouwers van wereldwijde bedrijfsdatanetwerken plaagt. In het midden van de jaren tachtig bestonden worldwide area networks veelal uit een hiërarchisch opgebouwd, traag SNA-netwerk (systems network architecture). Er werden trage analoge of digitale lijnen gebruikt als verbindingen. De SNA-oplossing voldeed zolang het verkeer beperkt bleef. Maar de klassieke mainframe-omgeving moet vaak plaats maken voor een volgens een client/server-model gebouwd netwerk, waarbij clients (PC’s) toegang willen hebben tot servers. Het verkeer over een c/s-lan is van een andere aard dan dat over een mainframe SNA-netwerk. Ten eerste is de bandbreedte-honger van een c/s-lan veel groter en ten tweede is de hoeveelheid dataverkeer onvoorspelbaar. Momenteel zullen er in veel bedrijven verschillende netwerkvormen voorkomen.
Eén van de redenen waarom frame relay zo snel de markt verovert, is de vertrouwde afkomst. Frame relay heeft veel kenmerken van zijn directe voorganger: het X.25-protocol. X.25 werd jaren geleden ontwikkeld om ook datatransport over de oude, vaak slechte, koperen telefoonkabels mogelijk te maken. Daarom werd er in het X.25-netwerk al genoeg intelligentie ingebouwd om herstel van fouten mogelijk te maken. In de Verenigde Staten sloeg X.25 nooit erg aan; in Europa deed het protocol het beter. Door de grote overhead in het protocol – als gevolg van ondermeer de fout-herstel-voorziening – werd X.25 echter traag en duur. In het midden van de jaren tachtig was al duidelijk dat X.25 ten onder zou gaan. Het zogenoemde ‘bursty’ (plotse grote piek) dataverkeer op de lokale Ethernet-netwerken dat naar een wan gesluisd moest worden, kon de verbindingslijn – X.25 – niet aan. Frame relay biedt een oplossing voor dit probleem. Eén van de belangrijkste kenmerken van frame relay is de flexibele toewijzing van bandbreedte.
Het is belangrijk te beseffen dat frame relay een service is en niet zomaar een netwerk-technologie die gebruikt wordt om ongespecificeerde data te versturen. Net als bijvoorbeeld bij Isdn (integrated services digital network) is men voor frame relay afhankelijk van telecom-bedrijven. Bedrijven kunnen wel zelf fr-apparatuur aanschaffen van een reeks leveranciers en hun privé fr-netwerk-switches via huurlijnen aan elkaar knopen. Maar het is vaak goedkoper om gebruik te maken van het publieke fr-net. In een publieke fr-service koopt en beheert de leverancier de ‘node switches’ van het fr-netwerk. De klanten krijgen samen met een groot aantal anderen gelijktijdig toegang tot het netwerk. De publieke fr-netwerken combineren de beste eigenschappen van zowel openbare- als privé-netwerken. Anders dan bij met huurlijnen opgebouwde privé netwerken hebben de openbare fr-netwerken geen bandbreedte-problemen; bovendien wordt de bandbreedte economischer benut. Frame-relay-netwerken maken gebruik van zogenaamde virtuele verbindingen, die het mogelijk maken dat er meer bandbreedte beschikbaar komt op het moment als dat nodig is. Dat proces wordt ook wel bandwith on demand genoemd maar is correcter omschreven als flexible bandwith allocation.
De virtuele verbinding of ‘circuit’ consumeert geen bandbreedte tot het moment dat er data over het netwerk verzonden moet worden. Virtuele verbindingen bieden data-beveiliging en betrouwbaarheid die vergelijkbaar zijn met een privé-netwerk, maar ze zijn flexibeler. Het resultaat is dat vele applicaties het netwerk kunnen delen en dat toch een bevredigende prestatie wordt bereikt.

Frame

Hoewel fr-diensten in eerste instantie bedoeld waren voor het vervoer van data, is het nu ook mogelijk om tegelijkertijd spraak- en video-applicaties over een dergelijk netwerk te gebruiken. Daarmee is de toekomstvastheid van het netwerk verzekerd.
Alle openbare fr-netwerken hebben een paar componenten gemeen. Het backbone-netwerk zelf is meestal opgebouwd uit digitale T-1 (1,5 Mbps) of E-1 (1 Mbps) lijnen. De fr-klanten benaderen het netwerk meestal met 64 Kbps-lijnen of veelvouden daarvan. In de Verenigde Staten worden al verschillende T-3 (45 Mbps) ingezet en sinds kort zijn er ook synchronous optical netwerk/synchronous digital hierarchy (Sonet/SDH) glasvezelverbindingen met snelheden van 155 Mbps of meer in gebruik voor de backbone.
De tweede component in het netwerk is de ‘frame’ zelf. Een frame is een eenheid informatie die wordt gezonden van punt a naar punt b in een fr-netwerk. Een frame wordt gedefinieerd als een "first order bit structure" wat zoveel zeggen wil dat alle bits die verzonden en ontvangen worden bestaan uit frame. Een frame is een pakketje informatie bestaande uit enen en nullen dat een variabele lengte kan hebben tussen een bepaald minimum en maximum. Daarin lijkt fr dus te verschillen van asynchronous transfers mode (atm), waarbij het frame (dat dan cell wordt genoemd) altijd uit 53 bits bestaat. Maar het verschil tussen fr en atm is subtieler dan het op het eerste gezicht lijkt.
Nu doet het vreemde geval zich voor dat in een fr-netwerk de frames vaak intern worden omgezet in ‘cells’ en dat het dataverkeer tussen fr-switches bestaat uit ‘cells’. De klanten van een fr-dienst zien die ‘cells’ echter nooit .
Hoewel atm soms als een concurrent van fr wordt gezien, is er geen reden waarom moderne netwerken niet verschillende methoden kunnen benutten. Dat gebeurt dan ook in veel fr-netwerken. Fr omvat meer dan alleen de mogelijkheid om bits van de ene plek naar de andere te sturen. Frame relay is immers een service; atm is alleen een technologie. De elementen die van fr een service maken omvatten ondermeer:
– netwerk-management;
– foutbestendigheid;
– automatische rerouting;
– onderhoudshulp;
– configuratie-opties;
– het bieden van verschillende protocollen als SNA en TCP/IP.

Op zoek naar fr-leverancier

Wie op zoek gaat naar een fr-leverancier zal op zijn minst op de volgende vragen een antwoord moeten krijgen.
Wat is de prijsstructuur van de fr-service?
Sommige leveranciers zullen simpelweg een prijs vragen voor de dienst, ongeacht het gebruik. Andere houden rekening met de afstand die de data moet afleggen of hoeveel bits (frames) er verzonden worden.
Welke managementfuncties worden er geboden?
Een van de meest aantrekkelijke kanten van fr is de mogelijkheid om managementfuncties die vroeger door de IT- en datacom-staf van een bedrijf zelf uitgevoerd moesten worden, nu uit te besteden aan de fr-leverancier. Er zijn zelfs leveranciers die real time rapporten over het verkeer doorgeven zodat problemen snel getraceerd kunnen worden. Welke cir (commission information rate of gegarandeerde bandbreedte) is er beschikbaar?
De cir is een karakteristiek van een fr-dienst. Een leverancier die bandbreedte in stappen van bijvoorbeeld 64, 512 en 1535 Kbps aanbiedt, is minder aantrekkelijk; de stappen zijn veel te groot. Meestal worden stappen van 64 Kbps gemaakt. Het voordeel van een cir van nul – wat niet alle leveranciers aanbieden – is dat klanten wel toegang hebben tot het netwerk maar niet hoeven te schatten hoeveel ze precies nodig denken te hebben.
Hoe staat de leverancier tegenover zogenoemde over-subscription?
Als er teveel klanten tegelijkertijd gebruik willen maken van het netwerk wordt het resultaat uiteraard minder. Het totaal aan cir’s in het permanente virtuele circuit (pvc) kan groter zijn dan de bandbreedte die er fysiek aanwezig is. Sommige leveranciers laten over- subscription tot 400 procent toe. Normaal is 200 procent.
Hoe lang moet men wachten op een aansluiting?
Door de grote vraag naar fr-diensten treden er soms wachttijden van negentig dagen op.
Hoe lang duurt het voordat extra bandbreedte kan worden toegekend aan een bepaalde site?
Wie zijn gegarandeerde bandbreedte (cir) wil verhogen, moet daar nu tien tot vijftien dagen op wachten. Sommige leveranciers kunnen het in één dag voor elkaar krijgen.
Worden switched virtual circuits (svc) ondersteund? Zo niet, wanneer wordt het ingevoerd?
De standaarden voor fr laten zowel pvc’s als svc’s toe. Momenteel heeft nog geen enkele leverancier svc’s geïmplementeerd. De vraag of svc’s ooit toegepast zullen worden, staat ter discussie. Het netwerk zou er wel goedkoper door kunnen worden.
Levert de leverancier customer premises equipment (cse)?
Dit is een belangrijke zaak. Als de leverancier verlangt dat de klant zelf zijn apparatuur aanschaft, is de klant ook verantwoordelijk voor configuratie, onderhoud en reparatie. De meeste leveranciers leveren echter turn key oplossingen. Dat lijkt minder risicovol voor bedrijven die zich voor het eerst met fr inlaten. Het is wel goedkoper om zelf de apparatuur te kopen.
Met welke opties of voorzieningen onderscheidt de leverancier zich van de concurrentie?
Bandbreedte is een commodity geworden, een bulkgoed of grondstof. Wie alleen bandbreedte nodig heeft kan gewoon ‘shoppen’ en de goedkoopste leverancier uitzoeken. Fr-leveranciers, geconfronteerd met deze voor hen vervelende ontwikkeling, hebben daarom allerlei voorzieningen ontwikkeld die hun dienst meerwaarde moet geven. Behalve op prijs kan men een dienst dus bijvoorbeeld ook beoordelen op rerouting-prestaties op de backbone van de leverancier.

Voordelen

De voordelen van een fr-netwerk kunnen aanzienlijk zijn: – Besparingen op apparatuur. Fr-netwerken maken gebruik van logische verbindingen in plaats van puur fysieke verbindingen. Zo kan een klant besparen op communicatiepoorten en andere apparatuur.
– Verlaging van de kosten van beheer. In een groot netwerk zullen nogal wat kosten gemaakt moeten worden in het beheren en administreren van het grote aantal verschillende verbindingen.
– Betere prestaties. Vooral in netwerken waarin allerlei typen (SNA, TCP/IP, IPX) door elkaar worden gebruikt, presteert fr goed.
– De netwerk uptime is beter. De fr-leveranciers zijn in staat om bij een probleem op het netwerk een ‘omlegging’ aan te brengen. Het inbouwen van een dergelijke redundancy in een privé-netwerk is vaak te duur.
– Grotere flexibiliteit. Een fr-netwerk is makkelijk opnieuw te configureren.
– Het wan wordt simpeler. In plaats van er verschillende huurlijnen voor SNA en TCP/IP op na te houden, kan alles nu via één fr-leverancier worden verstuurd. Dat is simpeler en goedkoper.
– Migratiepad naar atm. De meeste fr-service-leveranciers maken gebruik van atm als hun backbone. De fr-netwerken kunnen eenvoudig worden omgebouwd naar atm-netwerken, mocht deze technologie ooit een groot succes worden.
Het is niet voor niets dat fr wel de ‘X.25 voor de jaren negentig’ genoemd wordt of de eerste internationale standaard voor datacommunicatie die echt werkt. Dat laatste is zeker waar. Zelfs veel oudere en redelijk volwassen datacommunicatiestandaarden blijken opeens over de grens anders te werken. Van Isdn waren er bijvoorbeeld verschillende ‘smaken.’ Nog steeds bestaan er vervelende verschillen tussen de Europese en de Amerikaanse primary rate versie. Dat is niet het geval met fr. Er zijn geen nationale versies of verschillen in structuur. Of men nu in de Verenigde Staten, Japan of Europa een fr-netwerk opgaat, het werkt hetzelfde. Frame relay lijkt daarom snel een standaard te worden voor het bouwen van wereldomspannende netwerken voor allerlei soorten protocollen zoals SNA en TCP/IP.
 
Ad Mulder, free lance medewerker Computable

Literatuur

Rapport: Evaluating frame relay technology for your organisation. Uitgave CTR, IT Works, België (tel. 00 32 9 2145613).
 
Figuur 1. Marktaandeel frame relay