Frame Relay – Frame Relay est en fait un protocole réseau de télécommunication de niveau 2 qui permet de
véhiculer des trames de données de formats variables (de 262 à 4096 octets de données utiles) sur des
réseaux partagés offrant des débits de 64 Kbits/s à 40 Mbits/s.
Frame Relay utilise la couche 2 du modèle OSI (niveau trame) .La gestion dynamique de la bande passante
permet une meilleure gestion des rafales de trames envoyées par les réseaux locaux. Son principal intérêt
est d’offrir de la bande passante à la demande (bandwidth on demand) à l’usager par le biais du multiplexage
statistique. Il est transparent aux protocoles, il permet de véhiculer des flux tels que : SNA, X.25, IP, IPX…
mais est aussi capable de transporter de la voix.
Né en 1991 outre-Atlantique, on pensait au départ que ce protocole de relais de trames (de l’expression
anglaise Frame Relay) servirait de technologie de « relais » en attendant que s’impose partout la technologie
ATM. En fait, il s’est imposé discrètement et sûrement dans les réseaux d’entreprises et dans les services
des opérateurs. De plus, il a évolué: conçu au départ pour transporter les données, il peut aussi transporter
la voix.
C’est le côté pertinent du protocole qui a fait son succès. Pertinent, parce qu’il est arrivé au moment où les
utilisateurs avaient besoin de débits beaucoup plus élevés que ce que ne leur offrait, en France tout du
moins, la technologie X25. Pertinent aussi parce que les débits proposés (2 Mbits/s) convenaient à leurs
besoins réels contrairement aux débits surdimensionnés (155 Mbits/s et plus) de l’ATM. Pertinent enfin, car il
est arrivé dans un environnement réseau hautement fiable, donc prêt à accueillir un protocole déchargé en
grande partie des fonctions de contrôle d’erreurs et de flux qui sont le propre du protocole X25. Ainsi allégé,
le relais de trames a pu se concentrer sur la vitesse de traversée des données dans le réseau, vitesse
devenue un véritable besoin dans l’interconnexion de réseaux locaux.
Par rapport à X25, on estime que le gain en vitesse de commutation est de l’ordre de 5 à 10. Et si l’on admet
que le temps de commutation est égal au temps d’émission sur le lien, alors le gain de performance vis à vis
de X25 peut être environ de 10. Cette rapidité tient au fonctionnement du protocole mais aussi au fait que
l’essentiel des mécanismes de contrôle et de reprise sur erreur est confié aux équipements émetteurs et
destinataires (FRAD et routeurs).
Contrairement à X25, obligé de segmenter à tous crins les données en paquets dés le départ pour des
raisons de contrôle, le relais de trames les découpe en trames beaucoup plus longues que les paquets X25
(jusqu’à 8 Ko) et de longueurs variables. Cela permet d’acheminer un plus gros volume d’information plus
rapidement, et ce, qu’il s’agisse de trames Ethernet, X25, SNA ou de paquets IP. L’encapsulation de ces
protocoles est réalisée par les FRAD (BSC, SNA, X25) et par les routeurs (IP, IPX).
Le relais de trames fonctionne en mode connecté par le biais de circuits virtuels permanents, établis entre la
source et le destinataire. Les trames sont indépendantes les unes des autres, mais elles partagent entre
La diffusion gratuite de ce document ne nécessite pas d’autorisation préalable de l’auteur
113
elles un identifiant de circuit virtuel appelé DLCI, numéro stocké par ailleurs dans les tables de routage des
commutateurs qui équipent le réseau de relais de trames. Le DLCI se trouve dans l’en-tête de chacune des
trames (2, 3 ou 4 octets). L’en-tête contient aussi le champ d’adresse, codé sur 10, 16, 17 ou 23 bits. Le
DLCI de numéro 0 désigne le canal de signalisation utilisé pour l’ouverture et la fermeture des circuits
virtuels. La signalisation se fait hors bande, ce qui contribue à maintenir des hauts débits durant la
transmission.
Le relais de trames garantit le séquencement des trames, un débit minimal (le CIR), ainsi qu’un débit de
débordement maximal (dit EIR) au delà du débit autorisé. Le CIR représente le débit moyen sur lequel le
réseau s’engage à transporter les informations avec la qualité de service demandée par l’utilisateur. La
valeur du CIR est une des bases de la tarification du service de relais de trames.
Enfin, dans la mesure où le relais de trames est un protocole déchargé du traitement des anomalies, que se
passe-t-il en cas d’erreur de transmission et de congestion sur le réseau? La détection des erreurs est
réalisée par un champ de contrôle d’erreurs (2 octets) contenu dans la trame. Mais le protocole se contente
d’avertir les terminaux d’extrémité (FRAD et routeurs) qui, eux, ont à charge d’utiliser des protocoles de
niveau supérieur (TCP entre autres) pour demander la réémission des trames manquantes. Concernant la
gestion des congestions, le relais de trames dispose de deux outils dans la structure de sa trame pour alerter
le destinataire de la transmission: le bit BECN (Backward Explicit Congestion Notification) pour l’informer que
les trames qu’il va émettre vont rencontrer un problème de congestion, et le bit FECN (Forward Explicit
Congestion Notification) pour lui indiquer que la trame reçue contient des anomalies.
Les caractéristiques intéressantes du Frame Relay sont les suivantes :
- Faible Latence, Débit de Commutation Elevé. Pour réaliser ces objectifs le Relais de Trames utilise un
protocole de liaison simplifié.
- Bande Passante à la Demande. Il est préférable d’avoir une flexibilité d’allocation de la bande passante de
manière à optimiser l’utilisation des ressources réseau. La moitié de la bande passante est allouée à
l’établissement de la communication. Par l’intermédiaire d’un procédé de réservation rapide de la bande
passante, l’utilisateur peut renégocier la bande passante allouée.
- Partage Dynamique de la Bande Passante. Le partage dynamique des ressources permet d ‘optimiser
l’utilisateur de la bande passante normalement allouée à d’autres utilisateurs, si celle-ci est libre. Les
utilisateurs dont le trafic en rafales est très important devront avoir une bande passante suffisante pour
assurer les pointes de trafic.
La gestion des congestions dans un réseau Frame Relay :
L’originalité du Frame Relay réside dans la possibilité d’ajuster la bande passante aux besoins du moment et
notamment à partir de 4 paramètres :
- Le CIR (Committed Information Rate), qui permet d’ajuster la bande passante minimale moyenne sur
chaque circuit virtuel.
- Le Bc (Committed Burst Size), qui indique le débit maximal autorisé sans perte de données.
- Le Be (Committed Excess But Size), qui indique le débit maximal autorisé sans garantie de service.
La diffusion gratuite de ce document ne nécessite pas d’autorisation préalable de l’auteur
114
- Le temps pour la période d’observation (généralement 1 seconde).
Le contrôle de flux est assuré par un contrat de débit moyen à respecter par l’utilisateur : le CIR (Committed
Information Rate). Ce contrôle est très simple : il consiste à demander à l’utilisateur d’émettre un flux de débit
constant ou presque. Cela permet à l’opérateur d’avoir une connaissance des flux qui vont transiter dans les
noeuds de commutation et de pouvoir planifier l’ouverture ou le refus de nouvelles demandes de liaison
virtuelles.
Le CIR est garanti pour des périodes de longueur T. Si T est relativement long, le trafic peut excéder le CIR
pendant une partie de ce temps et être en dessous dans une autre partie. Cependant, il est prévu de faire
rentrer des trames en plus du contrat ; pendant une courte période de temps (généralement 1 seconde), le
débit pourra être supérieur à celui précise dans le CIR. La quantité d’informations maximale qui sera
transportée pendant la période T est dénommée CBS (Committed Burst Size). En d’autres termes T * CIR =
CBS. Sur la période T, le trafic supplémentaire peut atteindre en moyenne la valeur EBS (Excess Burst Size).
En résume, sur la période de longueur T, la quantité totale d’informations peut atteindre CIR + EBS.
Durant cette période T, l’utilisateur peut dépasser le trafic négocié dans le CIR. Dans le même temps,
l’utilisateur se sert du DE (Discard Eligibility) pour indiquer les trames supplémentaires qui forment la quantité
EBS. L’utilisateur qui dépasse son contrat de trafic aura intérêt à marquer les trames qui ne sont pas
importantes par rapport à la qualité de service ; l’opérateur peut détruire ces trames dans le réseau en cas de
surcharge. Le bit DE = 1 indique que la trame peut être détruite.
Deux bits supplémentaires ont également été introduits dans la structure de trames pour permettre la mise
en place de contrôle de flux : le bit FECN (Forward Explicit Congestion Notification) et le bit BECN (Backward
Explicit Congestion Notification) Le premier permet à un noeud congestionné de faire connaître son état au
récepteur. Quant au deuxième bit, il a pour but de faire remonter la connaissance de l’état de congestion d’un
noeud à l’émetteur.
Les bits FECN et BECN sont toujours mis à 0, respectivement par l’émetteur et le récepteur, dans la
structure de la trame émise sur la liaison virtuelle. Lorsque ces bits passent par un noeud congestionné, ils
sont automatiquement mis à 1. Le récepteur et l’émetteur sont donc informés de l’état de congestion d’un
noeud par la réception de ces deux bits à 1.