Grundlagen moderner Netzwerktechnologien im Überblick – Teil 74

Broadband Wireless Access (BWA) – Media Access Control (MAC) nach IEEE 802.16

19.02.2010 | Autor / Redakteur: Dr. Franz-Joachim Kauffels / Andreas Donner

„BWA stellt das WLAN-Gewusel völlig in den Schatten“; Bild: Dr. Franz-Joachim Kauffels
„BWA stellt das WLAN-Gewusel völlig in den Schatten“; Bild: Dr. Franz-Joachim Kauffels

Die MAC nach IEEE 802.16 ist völlig anders aufgebaut als die der WLANs nach IEEE 802.11. Schließlich geht es hier ja immerhin um den Aufbau geregelter Verbindungen zwischen einer Base Station und Subscriber Stations. Und in diesen Vorgang kann man viele weitere Funktionen wie z.B. ein modernes, sehr leistungsfähiges System für Datenschutz und Datenintegrität dazupacken.

Die MAC besteht aus drei generellen Teilschichten. Diese sind die Dienst-spezifische Konvergenz-Teilschichten für die Schnittstellen zu höheren Schichten, die Kern-MAC-Teilschicht mit den MAC-Schlüsselfunktionen und die Privacy-Teilschicht mit der Schnittstelle zur PHY.

Dabei ist das System so geschickt gemacht, dass man die Privacy Teilschicht nicht einfach weglassen kann.

802.16 definiert zwei prinzipielle Dienst-spezifische Konvergenz-Teilschichten für die Übergabe von Datenströmen und Kontrollinformationen von und zur MAC, nämlich die ATM-Konvergenz-Teilschicht für die Abbildung zwischen 802.16 und ATM-Netzen sowie die Paket-Konvergenz-Teilschicht für die Abbildung zu IPv4, IPv6-Netzen, Ethernet-Netzen und VLANs.

Die hauptsächlichen Aufgaben der Teilschicht sind die Klassifizierung von Service-Daten-Einheiten SDUs gemäß geeigneter MAC-Verbindungen, die Erhaltung oder Etablierung von QoS und die Zuordnung von Bandbreite. Die Funktionen differieren je nach abzubildendem Dienst. Zusätzlich zu den Grundaufgaben können noch Sonderfunktionen wie Header-Unterdrückung oder Rekonstruktion von Dateneinheiten zur Verbesserung der Effektivität der Funkschnittstelle vorgenommen werden.

Der Kern hat eine Reihe von Aufgaben, die sich aus der Grundarchitektur einer vermittelnden Basisstation ableiten. Generell kann man sagen, dass die Daten auf dem Downlink zu den Subscriber Stations (SS) einem Zeitmultiplex (TDM) unterliegen, während der Uplink zwischen den SSs nach TDMA aufgeteilt wird.

Die 802.16 MAC arbeitet verbindungsorientiert. Alle Dienste, auch verbindungslose, werden auf eine Verbindung abgebildet. Dafür benötigt man einen Mechanismus zur Anfrage von Bandbreite, Zuordnung von QoS und Verkehrsparametern, Transport und Weitergabe der Daten an die geeignete Konvergenz-Teilschicht und noch ein paar andere Funktionen. Verbindungen werden über einen 16 Bit langen Identifier (CID) identifiziert. Es kann kontinuierlichen Service mit zugeteilter Bandbreite oder Bandbreite auf Anfrage geben. Wegen dieser vielfältigen Möglichkeiten ist der generische Header etwas umfangreicher.

Jede SS hat eine Standard 48-Bit MAC-Adresse, die aber nur zur Geräte-Identifikation dient, da während der Operation die CIDs als primäre Adressen benutzt werden. Wenn eine SS das Netz betritt, werden gleich drei verschiedene Management-Verbindungen aufgebaut, die die drei verschiedenen QoS-Anforderungen, die von den verschiedenen Management-Nieveaus benötigt werden, reflektieren.

Die erste ist die Grundverbindung, die für den Transfer von kurzen, zeitkritischen Informationen der MAC oder der Radio-Verbindungskontrolle RLC benutzt wird. Die zweite ist die primäre Management-Verbindung, die benutzt wird, um längere, Delay-unempfindlichere Nachrichten zu transportieren, wie sie z.B. für Authentication und Verbindungsaufbau benötigt werden. Die dritte ist die sekundäre Management-Verbindung, die für die Übertragung von standardbasierten Management-Informationen wie DHCP, TFTP oder SNMP benutzt wird.

Zusätzlich zu diesen Management-Verbindungen werden den SS-Transportverbindungen für die kontraktierten Dienste (also die, die man irgendwann einmal mit dem Provider des Funkversorgungsnetzes vereinbart hat) bereitgestellt. Transportverbindungen sind unidirektional, um auf Up- und Downlink verschiedene QoS- und Verkehrsparameter zu unterstützen. Sie werden üblicherweise paarweise einem Dienst zugeordnet. Die MAC reserviert zusätzliche Verbindungen für Multicast und wettbewerbsbasiertes Polling sowie vordefinierte Multicast-Gruppen.

Wenn man sich länger mit der Datenkommunikation befasst hat, sieht man, dass die MAC zwar etwas aufwändig gestaltet ist, dafür aber viele Erfahrungen verarbeitet, die man in der Vergangenheit gemacht hat. Dadurch erhält sie eine enorme Stabilität und einen großen funktionalen Reichtum. Wir sehen uns einige Einzelheiten noch etwas genauer an.

weiter mit: MAC-PDU-Formate

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