基本概念

定義

フレームリレーは、サービスプロバイダーのネットワークを通じて遠隔拠点を接続するために使用された、旧世代の広域ネットワーク（WAN）技術です。主にデータリンク層（レイヤー2）で動作し、可変長フレームでユーザーデータを転送します。MPLS、キャリアイーサネット、ブロードバンドVPN、SD-WANが普及する以前は、企業のWAN接続に広く利用されていました。

その中核となる考え方は、仮想回線ベースの通信です。拠点の各ペアごとに専用の物理専用線を敷設する代わりに、各拠点をフレームリレープロバイダーのネットワークに接続し、論理パスを使って拠点間でデータをやり取りすることができました。

現在、フレームリレーは主にレガシー技術と見なされていますが、ネットワークの歴史理解、資格試験対策、通信キャリアの移行案件、旧来の企業WANサポート、そして古いブランチや産業用ネットワークが残る環境のモダナイゼーションプロジェクトにおいては、依然として重要な知識です。

本質的な意味

フレームリレーは、顧客ルーター間にプライベートな論理接続を提供する、キャリア共有型のWANサービスと捉えることができます。顧客ルーターはフレームをプロバイダーネットワークへ送信し、プロバイダーはそのフレームを正しい仮想回線を通してスイッチングし、遠隔拠点へ配送します。

通常、顧客はルーター、IPアドレス、ルーティングプロトコル、アプリケーションを管理します。キャリアはフレームリレークラウドと、その内部の仮想回線サービスを管理します。この役割分担により、本格的な物理プライベートネットワークを自前で構築することなく、多拠点接続を必要とする組織にとって、フレームリレーは魅力的な選択肢となりました。

フレームリレー自体はIPルーティングプロトコルではありません。IPトラフィックを運ぶことはできますが、IP層の下位でレイヤー2の転送構造を提供します。

フレームリレーは、共有プロバイダーインフラ内の仮想回線を通じてリモートネットワークを接続する、レガシーなレイヤー2 WANサービスと理解するのが最も適切です。

WANサービスがデータを運ぶ仕組み

仮想回線

フレームリレーは、エンドポイント間に論理パスを作成するために仮想回線を使用します。仮想回線は、拠点間を結ぶ専用のケーブルではなく、プロバイダーネットワーク全体にわたってプロビジョニングされた論理接続です。

相手固定接続（PVC）は、企業向けフレームリレー導入における最も一般的なタイプでした。PVCは、トラフィックが流れていない状態でも設定が維持され利用可能であり、定常的な通信を必要とする支社、データセンター、本社接続に適していました。

相手選択接続（SVC）は、一部の環境で動的に確立できましたが、計画、プロビジョニング、監視、トラブルシューティングが容易であったため、PVCの方がはるかに一般的でした。

DLCIによる識別

データリンク接続識別子（DLCI）は、ローカルのフレームリレーインターフェース上で特定の仮想回線を識別します。ルーターがフレームをプロバイダーネットワークに送信する際、DLCIはローカルのフレームリレースイッチに、そのフレームがどの論理パスに属するかを伝えます。

DLCIは通常、ローカルでのみ意味を持つ識別子です。つまり、同じDLCI番号でも、異なるアクセス回線では異なる意味を持つ可能性があります。サービスプロバイダーは内部ネットワークを通じてローカルDLCIをマッピングし、フレームが正しいリモートエンドポイントに到達するようにします。

正確なDLCIマッピングは非常に重要です。もしDLCIが間違っていると、物理アクセス回線が稼働していても、トラフィックが到達しない可能性があります。

プロバイダークラウド

ネットワーク図では、フレームリレーを雲の形で表すことがよくあります。雲はキャリアのスイッチングインフラを表しています。顧客はアクセス回線を通じて雲に接続し、その内部ではキャリアが仮想回線の設定に基づいてフレームをスイッチングします。

このモデルにより、複数のブランチが一つのサービスプロバイダーインフラを通じて通信することが可能になりました。ブランチはプロバイダーネットワークへの物理接続を1本使用しながら、異なる仮想回線を通じて複数のリモートサイトにアクセスできました。

クラウド方式は物理的なケーブリングの問題を簡素化しましたが、慎重な論理設計、ルーティング設定、プロバイダーとの調整が必要でした。

認定情報速度

認定情報速度（CIR）は、通常の状況下でプロバイダーが仮想回線に対してサポートを約束するデータ伝送速度です。これにより、顧客とキャリアは各論理パスの期待トラフィック容量を定義することができました。

フレームリレーでは、ネットワークリソースに余裕がある場合、CIRを超えるトラフィックバーストを許容できました。しかし、超過トラフィックは輻輳時にマーキングまたは破棄される可能性がありました。これは効率的なネットワーク共有をサポートしましたが、慎重な計画が必要でした。

CIRはコスト、アプリケーションパフォーマンス、輻輳動作に影響するため、サービス設計における最も重要な値の一つでした。

輻輳通知シグナル

フレームリレーには輻輳通知メカニズムが含まれています。FECN（前方明示的輻輳通知）は、フレームが転送されている方向の輻輳を示します。BECN（後方明示的輻輳通知）は、逆方向に輻輳が存在することを送信側に通知します。

DEビット（廃棄適格ビット）は、輻輳時に最初に破棄される可能性のあるフレームをマークします。これは、トラフィックが認定レベルを超えた場合の過負荷管理に役立ちました。

これらのメカニズムは当時有用でしたが、現代のWANトラフィックエンジニアリングシステムほどアプリケーションを意識した柔軟なものではありませんでした。

主な特徴

レイヤー2トランスポート

フレームリレーは主にレイヤー2のトランスポートサービスとして機能します。WANプロバイダーネットワークを通じて、顧客ルーター間でフレームを転送します。通常、顧客ルーターはその上位層でIPルーティングとアプリケーショントラフィックを処理します。

この分離により、企業はキャリアのフレームリレーネットワークを基盤トランスポートサービスとして利用しながら、独自のルーティング設計を運用することができました。

ほとんどのビジネス導入では、フレームリレーはIPトラフィックを伝送しましたが、この技術自体はIPに限定されていませんでした。

物理フルメッシュに代わる論理接続

仮想回線を使用することで、拠点のすべてのペア間に個別の物理回線を設置する必要がなくなりました。これは、多くのブランチを持つ企業にとって特に価値がありました。

企業はブランチをフレームリレーネットワークに接続し、本社、データセンター、または選択された地域拠点への論理接続を定義することができました。これは、大規模な物理専用線メッシュを構築するよりも柔軟でした。

トレードオフとして、論理設計が重要になりました。PVCレイアウト、ルーティングの動作、CIR割り当てには慎重な計画が必要でした。

統計多重化

フレームリレーは統計多重化を使用しており、これはプロバイダーのネットワーク容量を実際のトラフィック需要に基づいて多くの顧客と仮想回線間で共有できることを意味します。これは、多くのビジネスアプリケーションのバースト的な性質に合致していました。

多くの回線が静かな時は、利用可能な容量を効率的に使用できました。多くの回線が同時にビジーになった時は、輻輳が発生する可能性がありました。

この設計は、完全に専用化された容量に比べてコストを削減しましたが、トラフィック監視とパフォーマンス管理が必要でした。

旧来のパケットネットワークより低いオーバーヘッド

フレームリレーは、よりクリーンなデジタルネットワーク向けに設計され、X.25などの古い技術に関連する重いエラー訂正機能の多くを取り除きました。一般に、再送信と信頼性は上位層プロトコルに任せていました。

この低いオーバーヘッドにより、多くのデータアプリケーションの効率が向上し、全盛期には企業のIPトラフィックにより適したものとなりました。

この簡素化された設計が、1990年代から2000年代初頭にかけてフレームリレーが広く普及したWANサービスとなった理由の一つです。

一般的な導入パターン

ハブ＆スポーク

ハブ＆スポークは、最も一般的なフレームリレートポロジーの一つでした。多くの支社がPVCを介して中央の本社またはデータセンターに接続しました。支社間のトラフィックは、多くの場合ハブを経由しました。

この設計は、ほとんどのトラフィックが自然に中央システムに流れる場合に費用対効果が高くなりました。フルメッシュと比較して仮想回線の数が削減されました。

欠点はハブへの依存でした。ハブルーター、アクセス回線、または中央の容量が過負荷になったり利用できなくなったりすると、多くの支社が影響を受ける可能性がありました。

フルメッシュ

フルメッシュトポロジーは、すべての拠点間に直接の仮想回線を提供します。これにより、中央ハブを介さずに支社間で直接通信できます。

フルメッシュは分散通信のパフォーマンスを向上させることができますが、拠点数が増えると複雑さとコストが増大します。新しい拠点ごとに、複数の追加PVCが必要になります。

この設計は通常、小規模ネットワークや拠点間トラフィック要件が強い環境向けに予約されていました。

パーシャルメッシュ

パーシャルメッシュは、選択された拠点を直接接続し、その他をハブ経由で接続します。これにより、コスト、パフォーマンス、複雑さのバランスを取ります。

重要な地域オフィスやデータセンター間には直接PVCを設定し、小規模なブランチにはハブベースの接続を使用する場合があります。この設計は、トラフィックパターンが部分的に中央集中型で部分的に分散型である場合に有用でした。

パーシャルメッシュの計画には、アプリケーションフローと拠点の重要性を明確に理解することが必要でした。

一般的なユースケース

支社接続

支社のWAN接続は、フレームリレーの最も一般的なユースケースでした。銀行、小売チェーン、保険会社、政府機関、分散型企業は、フレームリレーを使用して多くの支社を本社や中央データセンターに接続しました。

支社は、WAN経由で電子メール、ファイルサーバー、トランザクションシステム、データベース、社内アプリケーション、レポートプラットフォームにアクセスできました。

フレームリレーは、管理されたプライベートWANサービスを提供しながらも、多数の個別専用線の必要性を減らすことができたため、魅力的でした。

LAN間接続

フレームリレーは、長距離にわたってローカルエリアネットワークを相互接続するためにも使用されました。各拠点のルーターがローカルユーザーをフレームリレーWANに接続し、異なるオフィスのLANが通信できるようにしました。

これは、インターネットVPN、MPLS、クラウドネットワーキングが一般的になる前に有用でした。企業に、キャリアサービスを通じて複数のプライベートネットワークを接続する構造化された方法を提供しました。

フレームリレーを介したLAN間接続では、慎重なIPアドレッシング、ルーティングプロトコル設定、PVCマッピングがしばしば必要でした。

データセンターアクセス

多くの組織が、支社を集中型データセンターに接続するためにフレームリレーを使用しました。古いエンタープライズアプリケーションは、しばしば本社や中央コンピューティング施設でホストされていたため、支社はそれらのシステムへの信頼性の高いアクセスを必要としていました。

PVCにより、リモートオフィスから基幹アプリケーション、データベース、ターミナルサービス、トランザクションプラットフォーム、ファイルシステムに到達できました。

データセンターアクセスでは、多くの支社が中央のWAN容量を奪い合う可能性があるため、適切なCIR計画が必要でした。

銀行およびトランザクションネットワーク

銀行やトランザクション処理を行う組織は、支社接続、ATMアクセス、決済システム、バックオフィス通信、金融データ交換にフレームリレーを使用しました。

これらの環境では、多数の拠点にわたる管理された接続が必要でした。フレームリレーは、新しいWAN技術が成熟する前に、分散拠点を接続するための実用的なサービスモデルを提供しました。

これらの導入では、信頼性、バックアップ回線、監視、サービスプロバイダーとの連携が重要でした。

小売およびPOSシステム

小売チェーンは、売上報告、在庫更新、クレジット承認、価格データ、運用管理のために、店舗と中央システムを接続するのにフレームリレーを使用しました。

店舗は主に本社や中央データセンターと通信する必要があったため、ハブ＆スポーク設計が一般的でした。

多くの小売ネットワークは後にMPLS、ブロードバンドVPN、またはSD-WANに移行しましたが、フレームリレーは初期の多店舗小売ネットワーキングにおいて重要な役割を果たしました。

レガシー産業およびユーティリティネットワーク

一部の産業、交通、ユーティリティシステムでは、リモートサイト通信にフレームリレーを使用していました。変電所、監視ステーション、制御センター、パイプライン、現場事務所は、キャリア管理のWAN回線を通じてリンクできました。

今日、これらの環境はモダナイゼーションプロジェクトで依然として見られることがあります。エンジニアは、古いルーターの交換、回線の移行、ネットワークアップグレード中のサービスの継続性維持のために、フレームリレーを理解する必要があるかもしれません。

このような場合の主なタスクは、通常、新規のフレームリレー導入ではなく、管理された移行です。

重要な用語

PVC

PVC（相手固定接続）は、フレームリレーネットワーク内の2つのエンドポイント間に事前設定された論理パスです。トラフィックが流れていない場合でも利用可能な状態を維持します。

企業拠点は通常、安定した予測可能な接続を必要としたため、PVCが広く使用されました。

DLCI

DLCIは、ローカルのフレームリレーインターフェース上の仮想回線を識別します。ルーターとプロバイダーネットワークに、フレームがどの論理パスをたどるべきかを伝えます。

DLCIはローカルでのみ有効なため、文書化が重要です。同じ番号が異なるアクセス回線で異なる意味で使われる可能性があります。

CIR

CIRは認定情報速度の略です。通常のプロバイダーサービス条件下での仮想回線の認定トラフィックレートを定義します。

CIRを超えるトラフィックはバーストトラフィックとして許可される場合がありますが、輻輳時にはマークされるか破棄される可能性があります。

FECNとBECN

FECNとBECNは輻輳通知ビットです。FECNは順方向の輻輳を示し、BECNは逆方向の輻輳について送信側に通知します。

これらのシグナルは、ルーターやネットワークが輻輳に対応するのに役立ちましたが、最新のトラフィック制御システムと比較すると限定的でした。

DEビット

廃棄適格ビットは、ネットワークが輻輳しているときに最初に破棄される可能性のあるフレームをマークします。

認定レートを超えるトラフィックは、多くの場合、廃棄適格とマークされる可能性が高くなりました。

その時代における利点

フル専用線メッシュより低コスト

フレームリレーは、共有プロバイダーインフラ上の仮想回線で多数の物理専用線を置き換えることにより、多拠点WAN接続のコストを削減しました。

これは、多数の支社と集中型アプリケーションを持つ組織にとって特に価値がありました。

柔軟な拠点拡張

新しい拠点を追加しても、他のすべての拠点への物理接続を構築する必要は必ずしもありませんでした。プロバイダーは、フレームリレーネットワークを通じて論理PVCをプロビジョニングできました。

これにより、多くの企業ネットワークにとって、大規模な専用線メッシュよりも拡張性が高くなりました。

プロバイダー容量の効率的な利用

統計多重化により、キャリアは顧客と仮想回線間で容量を効率的に共有できました。これは、すべての接続に完全な物理容量を恒久的に予約するよりも、バースト的なデータトラフィックに適していました。

このモデルはコスト削減に貢献しましたが、輻輳管理は依然として重要でした。

有用なマネージドWANモデル

フレームリレーは、顧客にキャリア管理のWANトランスポートサービスを提供する一方で、顧客自身のルーターでのルーティングとアプリケーション制御を可能にしました。

このモデルは、プライベートWAN接続を必要とするが、基盤となるプロバイダーインフラを自前で構築したくない組織にとって現実的でした。

制限事項と現代的な意義

レガシーとしての位置付け

現在、新しいネットワークでフレームリレーが選択されることはほとんどありません。今日のほとんどの組織は、MPLS、イーサネットサービス、IPsec VPN、プライベートファイバー、ブロードバンドWAN、SD-WAN、またはクラウド接続を使用しています。

既存のフレームリレー環境は、通常、サポート、文書化、または移行が必要なレガシーシステムです。

クラウドアプリケーションへの限定的適合

フレームリレーは、現代のクラウドファーストアーキテクチャではなく、集中型の企業アプリケーションの時代向けに設計されました。SaaS、リアルタイムコラボレーション、クラウドストレージ、インターネットベースのワークロードは、より柔軟なルーティングと高い帯域幅を必要とすることがよくあります。

最新のWAN技術は、クラウドブレイクアウト、暗号化、動的パス選択、アプリケーション認識、集中ポリシーに対して優れたサポートを提供します。

ルーティングの複雑さ

フレームリレーネットワークは、非ブロードキャストマルチアクセス（NBMA）環境として動作する可能性があります。ルーティングプロトコルでは、ネイバー設定、スプリットホライズン、サブインターフェース、ブロードキャスト処理など、特別な設定が必要になる場合があります。

これらの詳細により、フレームリレーはネットワークエンジニアリング教育およびトラブルシューティングにおいて重要なトピックとなりました。

移行の圧力

多くのキャリアは、フレームリレーサービスのサポートを終了または縮小しています。ハードウェア、専門知識、サービスの可用性が限られている可能性があります。

まだフレームリレーを使用している組織は、サービスの終了や機器の故障が緊急のリスクとなる前に、移行を計画する必要があります。

移行計画

既存回線の文書化

移行は、完全な文書化から始めるべきです。エンジニアは、拠点、アクセス回線、ルーター、DLCI、PVC、CIR値、IPアドレッシング、ルーティングプロトコル、アプリケーション、キャリアの記録を特定する必要があります。

多くの古いネットワークには、文書化されていないパスが含まれています。その役割を理解せずに回線を削除すると、業務が中断する可能性があります。

アプリケーション依存関係の分析

古いフレームリレーネットワークは、トランザクションシステム、ターミナルセッション、監視トラフィック、制御データ、またはブランチアプリケーションを転送している可能性があります。これらの依存関係は、移行前に特定する必要があります。

代替ネットワークは、必要な帯域幅、遅延、セキュリティ、アドレッシング、ルーティング、可用性をサポートする必要があります。

代替サービスの選択

代替オプションには、MPLS、キャリアイーサネット、専用線、ブロードバンドVPN、IPsec VPN、SD-WAN、クラウド相互接続、またはハイブリッドWANなどがあります。

正しい選択は、拠点の重要性、アプリケーションニーズ、予算、キャリアの可用性、セキュリティ要件、クラウド戦略によって異なります。

切り替え前のテスト

段階的な移行はリスクを軽減します。新しい回線やトンネルは、古いフレームリレーサービスが利用可能な間にテストできます。重要な拠点にはロールバック計画が必要です。

テストには、ルーティング、アプリケーションアクセス、パフォーマンス、フェイルオーバー、監視、ユーザー検証を含める必要があります。

古いサービスの慎重な廃止

古い回線は、重要なトラフィックが残っていないことを監視で確認した後にのみ廃止する必要があります。キャリアの請求、ルーター設定、監視ツール、文書を更新する必要があります。

安全な廃止は、不要なコストを防ぎ、将来のトラブルシューティング時の混乱を回避します。

今日、フレームリレーは主にレガシーWAN技術ですが、その仮想回線モデルを理解することは、移行、トラブルシューティング、ネットワーク教育にとって依然として価値があります。

他のWAN技術との比較

フレームリレーと専用線

専用線は専用のポイントツーポイント接続を提供します。フレームリレーは、共有プロバイダーインフラを通じて論理仮想回線を提供します。

専用線は予測可能ですが、多くの拠点では高価になる可能性があります。フレームリレーは、多拠点WANのコストと複雑さを軽減しました。

フレームリレーとX.25

X.25はより古く、より多くのネットワークレベルエラー訂正を含みます。フレームリレーは、よりクリーンなデジタルリンク向けに設計されたため、より軽量で効率的です。

フレームリレーは、多くのX.25データネットワーキングアプリケーションの実用的な代替となりました。

フレームリレーとMPLS

MPLSは、企業WANにおいてフレームリレーの主要な後継技術となりました。IP VPNサービス、トラフィックエンジニアリング、サービス品質保証、より拡張性の高いプロバイダー管理ネットワークをサポートします。

多くの企業が、後にSD-WANやクラウド志向のWANモデルを検討する前に、フレームリレー回線をMPLSに移行しました。

フレームリレーとSD-WAN

SD-WANは、ブロードバンド、MPLS、LTE、5G、イーサネット、その他の回線を、集中管理ポリシーとアプリケーション認識ルーティングで使用できる、最新のWANアーキテクチャです。

フレームリレーと比較すると、SD-WANはクラウドアクセス、暗号化オーバーレイ、動的フェイルオーバー、マルチリンク最適化に適しています。

結論

フレームリレーは、仮想回線を使用してキャリア管理ネットワークを通じてリモートサイトを接続する、レガシーなレイヤー2 WAN技術です。かつて企業が、MPLS、イーサネットVPN、ブロードバンドVPN、SD-WANが一般的になる前に、コスト効率の高い多拠点WANを構築するのに役立ちました。

その主要概念には、PVC、DLCI、CIR、統計多重化、FECN、BECN、廃棄適格性、プロバイダークラウド、ハブ＆スポークまたはメッシュトポロジーが含まれます。一般的なユースケースとしては、支社接続、LAN間接続、データセンターアクセス、銀行ネットワーク、小売POSシステム、レガシーな産業・ユーティリティ通信がありました。

フレームリレーはもはや最新の第一選択WANサービスではありませんが、レガシーサポート、移行計画、ネットワークトラブルシューティング、キャリアベースの企業ネットワーキングの歴史的理解にとって依然として重要です。まだフレームリレーに依存している組織は、依存関係を文書化し、新しいWAN技術への慎重な移行を計画する必要があります。

よくある質問

フレームリレーとは簡単に言うと何ですか？

フレームリレーは、サービスプロバイダーネットワーク内の仮想回線を通じてリモートサイトを接続する、レガシーなWANサービスです。

これにより、組織は拠点とデータセンターを、各拠点間に専用の物理回線を使用せずに接続できました。

フレームリレーはどの層で動作しますか？

フレームリレーは、主にレイヤー2（データリンク層）で動作します。

IPトラフィックを運ぶことはできますが、それ自体はIPルーティングプロトコルではありません。

DLCIとは何ですか？

DLCI（データリンク接続識別子）は、ローカルのフレームリレーインターフェース上の仮想回線を識別します。

ルーターとプロバイダーネットワークが、フレームがどの論理パスを使用するべきかを知るのに役立ちます。

PVCとは何ですか？

PVC（相手固定接続）は、フレームリレーネットワーク内の2つのエンドポイント間の事前設定された論理接続です。

PVCは、支社、本社、データセンターの接続に一般的に使用されました。