Frame Relay -- Интерфейс локального управления
Интерфейс локального управления (LMI) был разработан, в первую очередь, с целью предоставления пользователю информации о состоянии и конфигурации PVC. LMI применяется только в оконечном аппаратно-программном обеспечении пользователя и выполняет следующие функции:
- уведомление абонента о включении, наличии и отключении PVC;
- уведомление абонента о готовности заранее сконфигурированного PVC;
- последовательный опрос АКД для подтверждения целостности соединения.
При разработке новых стандартов FR интерфейс LMI входит в них неотъемлемой частью, поэтому международные организации, занимающиеся стандартизацией FR, и фирмы-производители проводят активную работу по скорейшему принятию единого стандарта LMI. Такой стандарт окажется особенно актуальным при переходе сетей FR на SVC.
Логическая характеристика LMI.
Интерфейс LMI соответствует логической и процедурной характеристикам базового стандарта FR. Различие состоит в расширении заголовка кадра FR с целью размещения дополнительных полей стандарта LMI, поэтому в дальнейшем расширенный кадр FR мы будем называть кадром LMI. Его базовый формат включает в себя (кроме флагов и проверочной последовательности) следующие элементы.
рисунок
1. Базовый формат кадра LMI.
1. Заголовок.
Им служит стандартный заголовок FR, в котором ад-рес DLCI всегда имеет значение “О”, показывающее, что это — кадр LMI.
2. Индикатор ненумерованного кадра.
Данное поле всегда кодируют как “00000011”, чтобы обеспечить процедурную и логическую совместимость с ISDN.
3. Определитель протокола.
Этот октет всегда устанавливается в “00001000”, чем обеспечивается процедурная и логическая совместимость с ISDN.
4. Вызываемый номер.
Октет зарезервирован для организации SVC. При создании PVC он кодируется “00000000”.
5. Тип сообщения.
Данный октет предназначен для идентификации типа управляющего сообщения, передаваемого через интерфейс LMI. В настоящее время стандартизированы три типа управляющих сообщений — “Запрос установления соединения”, “Запрос разъединения” и “Смешанное сообщение”. Первые два типа относятся к SVC, а последний — к PVC. В этом октете восьмой бит всегда устанавливается в “О”, а биты 7...5 — “I I I”, что указывает на смешанное сообщение.
рисунок2. Кодировка поля " Тип сообщения " кадра LMI для смешанных сообщений.
6. Информационные элементы.
На них отводятся один или несколько октетов в пределах кадра LMI, т. е. информационные элементы имеют переменную длину.
Процедурная характеристика LMI .
LMI предусматривает три стратегии локального управления:
- синхронное симплексное управление (ССУ);
- синхронное дуплексное управление (СДУ);
- асинхронное управление (АУ).
Синхронное симплексное управление.
Для осуществления ССУ используются два типа сообщений: “Запрос состояния” (STATUS ENQUIRY) и “Состояние” (STATUS). С помощью этих сообщений LMI проверяет целостность соединения, уведомляет о включении или выключении, а также о готовности PVC.
Процедура ССУ заключается в следующем. ООД периодически запрашивает через интерфейс LMI (процедура “биения”) состояние сети. Через определенный временной интервал ООД посылает в сеть сообщение “Запрос состояния” (международное обозначение интервала опроса — Т391) с целью подтверждения целостности соединения, на что сеть отвечает сообщением “Состояние”, содержащим требуемый элемент информации о целостности соединения.
рисунок3. Процедура периодического опроса.
Интерфейс LMI ведет подсчет числа опросов. По достижении какого-то числа переданных сообщений “Запрос состояния” (т. е. через некоторый временной интервал, который имеет международное обозначение N391) ООД запрашивает у сети информацию о так называемом полном состоянии, также используя сообщение “Запрос состояния”. АКД отвечает на него сообщением “Состояние”, в котором присутствуют информационные элементы для каждого PVC (если ООД имеет несколько портов). Отсутствие в этом ответе информационного элемента для какого-либо PVC воспринимается терминалом пользователя как отсутствие PVC в интерфейсе “пользователь—сеть”. В формате сообщения “Запрос состояния” всегда содержатся два элемента:
- информация о типе сообщения;
- информация о результатах проверки целостности соединения.
рисунок
4. Формат кадра LMI " Запрос состояния ".
Первый из информационных элементов указывает, какой тип сообщения запрашивается у сети (всего их может быть три). “Запрос о полном состоянии” посылается для получения информации о всех PVC, сконфигурированных с помощью интерфейса. “Запрос о целостности соединения” предназначен для промежуточного определения порядка следования кадров, “проходящих” через интерфейс, с целью контроля за возможными потерями кадров. “Запрос о состоянии отдельного асинхронного PVC” служит для получения информации об отдельном PVC.
Проверка целостности соединения призвана гарантировать стабильность и надежность физической и логической связи между ООД и АКД. Процедура состоит в генерации последовательности специальных пронумерованных кадров и проверке корректности ее передачи. ООД с определенной периодичностью посылает сообщение “Запрос состояния” , в котором указываются: порядковый номер передаваемого кадра (он увеличивается на единицу при передаче каждого последующего кадра); порядковый номер последнего кадра, полученного от АКД (в первом сообщении “Запрос состояния” имеет значение “О”).
рисунок
5. Формат информационного элемента о целостности связи.
В ответ на полученное сообщение “Запрос состояния” АКД передает ООД сообщение “Состояние”, в котором указываются:
- порядковый номер передаваемого кадра (увеличивается на единицу при каждой передаче);
- порядковый номер последнего кадра, полученного от пользователя.
Порядковые номера кадров могут принимать значения от 1 до 255 (в двоичной форме). “О” используется только для обозначения начального порядкового номера принятого кадра в начальном сообщении “Запрос состояния”.
Признак нового PVC еще не дает ООД разрешения начать передачу сообщения в данном PVC. “Сигналом” начала передачи является бит “активный PVC”, определенный сетью как “I”. Он устанавливается АКД только тогда, когда последняя “непосредственно убедилась” в том, что найден путь для доставки сообщения к месту назначения (другими словами, когда PVC полностью подключен). Время включения PVC зависит от конкретной сети и реализации протокола.
Оповещение пользователя о состоянии PVC осуществляется не в масштабе реального времени, т.е. ООД не мгновенно “узнает” об изменениях в сети. Поэтому некорректный выбор временного интервала, через который посылаются запросы на информацию о полном состоянии PVC, может привести к возникновению проблем. Во-первых, уведомление о том, что PVC стал доступным, может получить только один из участников информационного обмена. Тогда ООД начинает передавать другому участнику кадры данных прежде, чем на место назначения поступит сообщение “Состояние”, в котором бит “активный PVC” установлен АКД в “I”. Во-вторых, не зная о том, что PVC стал недоступным, ООД будет по-прежнему передавать через него данные в сеть.
Синхронное дуплексное управление.
При использовании ССУ ответственность за генерацию сообщения “Запрос состояния” лежит полностью на ООД, а за генерацию сообщения “Состояние” — на АКД. Такая процедура приемлема для многих приложений, однако предпочтительнее, чтобы каждая из сторон интерфейса LMI могла обеспечивать требуемые для противоположной стороны параметры и коэффициент готовности.
рисунок6. Процедура синхронного дуплексного управления.
СДУ — необязательная часть стандарта FR, которая может использоваться только при заключении соглашения между сторонами (абонент—сеть). СДУ отличается от ССУ только одним:
сообщения “Запрос состояния” и “Состояние” имеют право передавать обе стороны интерфейса. При СДУ обе стороны интерфейса FR передают сообщение “Запрос состояния” через определенный временной интервал (Т391), “требуют” ответа — сообщения “Состояние” (Т392), а также запрашивают информацию о полном состоянии (N391). При использовании этих процедур любая из сторон может запрашивать различные параметры и вести учет номеров принимаемых и передаваемых кадров для каждого направления .
рисунок
7. Распределение нумерации кадра при СДУ.
Асинхронное управление.
Главным недостатком ССУ и СДУ является потенциальная задержка информирования ООД (или АКД) об изменениях сетевых PVC. Например, при задержке, равной 60 с, и CIR 64 кбит/с пользователь направит в сеть приблизительно 3,5 Мбит данных, прежде чем получит информацию о состоянии PVC.
Стратегия АУ позволяет при изменении состояния PVC сети FR сразу передавать стандартные сообщения “Запрос состояния” и “Состояние”. Эти сообщения содержат информацию только об отдельных PVC, которые изменили свое состояние. Проверка целостности соединения также основана на генерации последовательности специальных пронумерованных кадров и проверке корректности ее передачи. АУ может осуществляться совместно с ССУ и СДУ, однако если в сети FR применяются одновременно SVC и PVC, то рекомендуется использовать только АУ.
Процедуры управления LMI при возникновении ошибок.
LMI предназначен для передачи минимального количества управляющей информации, позволяющей гарантировать нормальное функционирование интерфейса FR. Но существуют и специальные процедуры управления, которые реализуются при возникновении следующих возможных ошибок в интерфейсе FR, обнаруживаемых АКД:
- прием кадра LMI, информирующего о целостности связи, с неправильным порядковым номером (не соответствующим порядковому номеру последнего переданного кадра);
- сообщение “Запрос состояния” не принято по истечении тайм-аута (этот интервал имеет международное обозначение Т392 и должен быть больше, чем Т391);
- прием кадра LMI с ошибкой в FCS.
В этих случаях АКД устанавливает в сообщении “Состояние” бит “активный PVC” в “О”, указывая на временную неготовность канала. Когда ошибка устранена, АКД устанавливает бит “активный PVC” в “1”. Однако данные действия осуществляются не сразу при возникновении ошибок, а только при превышении установленного “порога” (максимально допустимое число ошибок имеет международное обозначение N392), который определяется используемым протоколом FR. АКД подсчитывает ошибки, возникающие в пределах установленного периода (его международное обозначение — N393). Если в течение интервала N393 порог N392 будет превышен, сеть переведет PVC в неактивное состояние. Выход из него осуществляется при получении сетью безошибочного сообщения “Запрос состояния”.
ООД может обнаруживать следующие ошибки:
- прием кадра LMI, информирующего о целостности соединения, с неправильным порядковым номером (не соответствующим порядковому номеру последнего переданного кадра);
- сообщение “Состояние” не принято по истечении временного интервала Т391 — после передачи сообщения “Запрос состояния”;
- прием кадра LMI с ошибкой в FCS.
Действия ООД пользователя аналогичны предпринимаемым АКД; их основой является тот же самый пороговый принцип: ООД прекращает передачу, когда в течение интервала N393 превышен порог N392. Выход из неактивного состояния PVC осуществляется при передаче от ООД сообщения “Запрос состояния”. Однако стандарт FR не устанавливает процедуры, позволяющие однозначно определить, что ошибка устранена и ООД может передать сообщения “Запрос состояния”. Об устранении ошибки свидетельствует лишь то, что N392 событий прошли без ошибки. Необходимо также отметить, что невозможно обнаружить ошибки в пределах отдельного PVC интерфейса FR, т.е. ошибки затронут все сконфигурированные PVC.
Окончанием ситуаций, которые связаны с возникновением ошибок и могут произойти в LMI, являются:
- получение сообщения о состоянии существующих PVC (для которых в кадрах LMI не устанавливался бит “новый PVC”);
- получение кадра LMI с информацией о полном состоянии, в которую не входят сведения о PVC, используемом в настоящее время.
Возникновение ошибок может быть связано с тем, что сообщения о состоянии LMI были потеряны на линии связи или инициализация PVC осуществлялась некорректно. В этих случаях ООД должно отмечать в кадрах LMI, что PVC “активен” или “недоступен” соответственно.
Параметры для синхронизации процедур управления LMI.
Для нормального осуществления процедур управления LMI используется ряд специальных счетчиков событий и времени, назначение которых — синхронизация последовательностей кадров управляющей информации, проходящих через интерфейс.
рисунок8. Счётчики событий, используемые для синхронизации процессов управления LMI.
При ССУ счетчик кадров (N391 ) ведет подсчет переданных ООД кадров LMI (“Запросов состояния”) с информацией о целостности соединения. После того, как переданы N391 сообщений “Запрос состояния”, ООД с помощью кадра LMI (“Запрос состояния”) запрашивает информацию о полном состоянии PVC. При СДУ АКД также может использовать счетчик кадров (N391) для запроса информации о полном состоянии.
Максимально допустимое число (порог) ошибок (N392) используется при подсчете числа ошибок в интерфейсе и должно быть меньше (или равняться) интервала N393. В пределах этого интервала анализу подвергаются следующие события:
- получение корректного кадра LMI;
- получение недействительного кадра LMI;
- отсутствие кадра LMI в период тайм-аута (Т392).
Если за интервал N393 число ошибок превысило порог N392, это интерпретируется как состояние ошибки. В практических реализациях интервал N393 устанавливается ненамного меньшим, чем N391, поскольку иначе при изменении состояния PVC не произойдет своевременное уведомление ООД.
При осуществлении ССУ счетчик времени (Т391) используется для определения начала передачи сообщения “Запрос состояния” (запрос о целостности связи) со стороны ООД, а при СДУ — со стороны АКД. Величины Т391, устанавливаемые ООД и АКД, могут быть различными.
При ССУ величиной тайм-аута (Т392) пользуется лишь АКД. Если сообщение “Запрос состояния”, которое передается ООД, не поступает в сеть до истечения срока Т392, то АКД повторно передает ООД сообщение “Состояние” (с номером последнего корректно принятого кадра LMI); при этом число ошибочных событий (N392) увеличивается на единицу. Т392 всегда должен быть больше, чем Т391. При СДУ таймер Т392 применяется также ООД. Величины Т392, устанавливаемые ООД и АКД, могут быть различными.
Существует необходимость не только в синхронизации специальных счетчиков событий и времени, но и в установлении максимального размера поля информации кадра FR при взаимодействии ООД—АКД.
Сетевые решения. Статья была опубликована в номере 10 за 2000 год в рубрике технологии
