Frame Relay adalah protokol packet-switching yang menghubungkan perangkat-perangkat telekomunikasi pada satu Wide Area Network (WAN). Protokol ini bekerja pada lapisan Fisik dan Data Link pada model referensi OSI.Protokol Frame Relay menggunakan struktur Frame yang menyerupai LAPD, perbedaannya adalah Frame Header pada LAPD digantikan oleh field header sebesar 2 bita pada Frame Relay.
Frame Relay menawarkan alternatif bagi teknologi Sirkuit Sewa lain seperti jaringan X.25 dan sirkuit Sewa biasa. Kunci positif teknologi ini adalah:
1.Sirkuit Virtual hanya menggunakan lebar pita saat ada data yang lewat di dalamnya, banyak sirkuit virtual dapat dibangun secara bersamaan dalam satu jaringan transmisi.
2.Kehandalan saluran komunikasi dan peningkatan kemampuan penanganan error pada perangkat-perangkat telekomunikasi memungkinkan protokol Frame Relay untuk mengacuhkan Frame yang bermasalah (mengandung error) sehingga mengurangi data yang sebelumnya diperlukan untuk memproses penanganan error.
Proposal awal mengenai teknologi Frame Relay sudah diajukan ke CCITT semenjak tahun 1984, namun perkembangannya saat itu tidak signifikan karena kurangnya interoperasi dan standarisasi dalam teknologi ini. Perkembangan teknologi ini dimulai di saat Cisco, Digital Equipment Corporation (DEC), Northern Telecom, dan StrataCom membentuk suatu konsorsium yang berusaha mengembangkan frame relay. Selain membahas dasar-dasar protokol Frame Relay dari CCITT, konsorsium ini juga mengembangkan kemampuan protokol ini untuk berinteroperasi pada jaringan yang lebih rumit. Kemampuan ini di kemudian hari disebut Local Management Interface (LMI).

Format Frame Relay terdiri atas bagian-bagian sebagai berikut:
1. Flags
Membatasi awal dan akhir suatu frame. Nilai field ini selalu sama dan dinyatakan dengan bilangan hexadesimal 7E atau 0111 1110 dalam format biner. Untuk mematikan bilangan tersebut tidak muncul pada bagian frame lainnya, digunakan prosedur Bit-stuffing dan Bit-destuffing.
2. Address
Terdiri dari beberapa informasi:
  1. Data Link Connection Identifier (DLCI), terdiri dari 10 bita, bagian pokok dari header Frame Relay dan merepresentasikan koneksi virtual antara DTE dan Switch Frame Relay. Tiap koneksi virtual memiliki 1 DLCI yang unik.
  2. Extended Address (EA), menambah kemungkinan pengalamatan transmisi data dengan menambahkan 1 bit untuk pengalamatan
  3. C/R, menentukan apakah frame ini termasuk dalam kategori Perintah (Command) atau Tanggapan (Response)
  4. FECN (Forward Explicit Congestion Notification), indikasi jumlah frame yang dibuang karena terjadinya kongesti di jaringan tujuan
  5. BECN (Backward Explicit Congestion Notification), indikasi jumlah frame yang mengarah ke switch FR tersebut tetapi dibuang karena terjadinya kongesti di jaringan asal
  6. Discard Eligibility, menandai frame yang dapat dibuang jika terjadi kongesti di jaringan
3. Data
Terdiri dari data pada layer di atasnya yang dienkapsulasi. Tiap frame yang panjangnya bervariasi ini dapat mencapai hingga 4096 oktet.
4. Frame Check Sequence
Bertujuan untuk memastikan integritas data yang ditransmisikan. nilai ini dihitung perangkat sumber dan diverifikasi oleh penerima.
5. Sirkuit Virtual
Frame pada Frame Relay dikirimkan ke tujuannya dengan menggunakan sirkit virtual (jalur logikal dalam jaringan). Sirkit Virtual ini bisa berupa Sirkit Virtual Permanen (Permanent Virtual Circuit / PVC), atau Sirkit Virtual Switch (Switched Virtual Circuit / SVC).
a. Permanent Virtual Circuit (PVC)
PVC adalah koneksi yang terbentuk untuk menghubungkan 2 peralatan secara terus menerus tanpa memperhitungkan apakah sedang ada komunikasi data yang terjadi di dalam sirkit tersebut. PVC tidak memerlukan proses pembangunan panggilan seperti pada SVC dan memiliki 2 status kerja:
Data Transfer, pengiriman data sedang terjadi dalam sirkitIdle, koneksi antar titik masih aktif tapi tidak ada data yang dikirimkan dalam sirkit.
b. Switched Virtual Circuit (SVC)
SVC adalah koneksi sementara yang terbentuk hanya pada kondisi dimana pengiriman data berlangsung. Status-status dalam koneksi ini adalah:
Call Setup, hubungan antar perangkat sedang dibangun
Data Transfer, data dikirimkan antar perangkat dalam sirkit virtual yang telah dibangun
Idle, ada koneksi aktif yang telah terbentuk, tetapi tidak ada data yang lewat di dalamnya
Call Termination, pemutusan hubungan antar perangkat, terjadi saat waktu idle melebihi patokan yang ditentukan