Kanalzugriff

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Durch die Funktionalität des CCA-Prozesses wird zwar eine Überwachung und Steuerung des Kanalzugriffes auf das Trägermediums durch die PHY gegeben und mittels Carrier-Sense Funktion der Sicherungsschicht gemeldet, jedoch bildet die MAC-Schicht ebenfalls einen virtuelle Belegtfunktion aus. Repräsentiert wird diese durch einen Timer, der als Network Allocation Vector (NAV) wird. Der Wert reserviert dann innerhalb der Funkzelle Übertragungszeit. Auf Netze anderer BSSID oder gänzlich andere Übertragungsgeräte in dem ISM-Band hat dies keinen Einfluss. Somit wird sichergestellt, das MAC-Frames ohne Unterbrechung übertragen werden können. Bei der Übertragung wird von der Sendestation der NAV-Wert mit jedem MAC-Frame in dem Duration/ID-Feld allen Stationen mitgeteilt, wann die Übertragung abgeschlossen ist. Dennoch sind dadurch Kollisionen ergo eine gestörte Übertragung nicht ausgeschlossen so dass jede Übertragung mit einem ACK-Frame bestätigt wird. Dies gilt jedoch nicht für Broadcast oder Multicastaussendungen.

Damit die Empfangsbestätigung ohne Störungen gesendet werden kann, besitzt diese eine hohe Priorität. Die Prioritäten werden durch Interframe Space (IFS), also Rahmenabständen zwischen den einzelnen Aussendungen gewährleistet. Es gibt 3 Prioritäten. Die höchste ist SIFS mit 10µs, bedeutet das nach einer Aussendung nur ACK oder so genannte Short-Frames gesendet werden. DIFS nach 50µs ist für Daten- und Managementframes und EIFS nach 268µs für die Wiederholung einer Aussendung nachdem eine Kollisionsmeldung empfangen wurde. Die Zeiten ergeben sich aus der SlotTime und den eingesetzten Übertragungsverfahren. Ein Backoff-Algorithmus verhindert den gleichzeitigen Zugriff auf das Medium nachdem der NAV-Wert und die DIFS-Zeit abgelaufen waren. Die Station mit der kleinsten Backoff-Zeit gewinnt den Wettbewerb um das Medium und reserviert mit ihrem NAV-Wert für die nächste Zeit den Kanal für die Funkzelle.

Die Signalisierung einer Übertragung erfolgte ursprünglich direkt mit einem Datenframe, dies war nicht optimal und wurde in der Erweiterung 802.11b ergänzt um den RTS/CTS-Mechanismus. Dieser beinhaltet zwei Signalisierungspakete Ready To Send und Clear To Send. Um eine Übertragung einzuleiten wurde nach Ablauf der DIFS-Zeit und der Backoff-Zeit ein RTS-Paket mit der Dauer der kommenden Übertragung an die Zielstation gesandt. Bestätigt wurde das RTS-Paket nach Ablauf der SIFS-Zeit mit einem CTS-Paket welches als Broadcast von allen Stationen im Empfangsbereich entgegengenommen wurde und mit der darin angegebenen Duration-Time den Network Allocation Vector (NAV) setzten.

Der Kanalzugriff basiert auf dem Slotted ALOHA-Prinzip und dessen Übertragungsvermögen mit einem Durchsatz von 85% auf 1000 Stationen begrenzt ist. [2] Der Algorithmus zur Bestimmung der Zugriffsverzögerung ist ein expotentieller Backoff-Algorithmus. Dieser setzt sich zusammen aus einem Random(CW)-Wert und wird multipliziert mit der 20µs Slot-Time. Der CW-Wert für 802.11g ist mit CWmin=15 < CW < CWmax=1023 angegeben. Dies sind Vorgaben bedingt durch den Standard und nicht näher erläutert. Der CW-Wert wird dabei nur aus ein kleinen Ausschnitt zu Beginn nahe der unteren Grenze per Zufall gewählt. Dieser Ausschnitt steigt mit jedem Sendeversuch ex potentiell an bis die Obergrenze erreicht wird. Mit jeder erfolgreichen Aussendung wird der Ausschnitt wieder an die Untergrenze gesetzt. Des weiteren nehmen die zwei Zähler Station Short Retry Count (SSRC) und Station Long Retry Count) SRLC Einfluß auf den CW-Wert. Diese werden bei jedem wiederholten Sendeversuch hochgezählt. Welcher der beiden Zähler gesetzt wird, bestimmt der RTS-Threshold (Schwelle für Frame-Länge). Wenn ein ACK oder CTS-Paket empfangen wurde werden die Werte auf 0 zurückgesetzt. Werden die Obergrenzen erreicht, welche im Standard mit 4 für SRLC und 7 für SSRC empfohlen werden, wird der CW-Ausschnitt an die Untergrenze gesetzt und die Frameaussendung ergo die Verbindung gilt als gescheitert. [1] Mathematische Details zu diesem und weiteren Algorithmen zur Kollisionsauflösung finden sich in [2].



[01] J. Rech „Wireless LANs – 802.11-WLAN-Technologie und praktische Umsetzung im Detail“ 2004, Heise Zeitschriften Verlag, Hannover

[02] B. Walke „Mobilfunknetze und ihre Protokolle Band 1 und 2“ 2001, Teubner