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

MAC-PDU-Formate

Die MAC-PDU ist die Dateneinheit, die zwischen den MAC-Schichten der BS und der SSs ausgetauscht wird. Sie besteht aus einem Header fester Länge, einer Payload variabler Länge und einem optionalen CRC-Feld. Durch ein so genanntes HAT-Feld differenziert, werden zwei Typen von Header-Formaten definiert: der generische Header und der Header für das Verlangen nach Bandbreite.

Letztere MAC-PDUs enthalten keine Nutz-Daten, alle anderen MAC-PDUs enthalten entweder Management-Daten oder Nutzdaten für eine Konvergenz-Teilschicht. Es gibt drei Sorten von MAC-Subheadern. Der Grant Management SH wird von einer SS benutzt, um bei der BS Verwaltungsfunktionen für die Bandbreite anzufordern. Der Fragmentation SH enthält Informationen über die Anwesenheit von und Einordnungshinweise für entsprechende Fragmente in den SDUs. Und den Packing SH benötigt man, wenn man mehrere SDUs in eine einzelne PDU packt. Die ersten zwei SHs können direkt nach dem generischen Header kommen, wenn das vom Typ-Feld so angezeigt wird. Der Packaging SH muss vor jede MAC SDU einsortiert werden.

Übertragung von MAC-PDUs

Die 802.16-MAC unterstützt verschiedene höhere Protokolle wie ATM oder IP. Von entsprechenden Conformance-Teilschichten eingehende PDUs werden gemäß des MAC-PDU-Formats umgepackt und ggf. fragmentiert oder zusammengeschoben, bevor sie an die MAC-Verbindungen weitergegeben werden. 802.16 kombiniert Umpacken und Fragmentieren mit dem Prozess der Bandbreitezuordnung in beiden Richtungen, um die Effektivität zu steigern.

Unterstützung der PHY und Frame Struktur

802.16 unterstützt TDD und FDD. Bei FDD werden kontinuierliche und Burst-Downlinks unterstützt. Kontinuierliche Downlinks erlauben den Einsatz von Techniken zur Steigerung der Robustheit, wie z.B. Interleaving. Burst Downlinks für FDD und TDD erlauben entweder die Benutzung von Mechanismen zur Steigerung der Robustheit (z.B. adaptives Burst Profiling auf Subscriber Niveau) oder solcher zur Steigerung der Leistung (z.B. bestimmte optimierte Antennensysteme).

Die MAC baut den Downlink Subframe auf, indem sie mit einer Frame-Kontroll-Sektion beginnt, die die DL-MAP und UL-MAP-Nachrichten enthält. Die DL-MAP gilt für den aktuellen Frame und ist mindestens zwei FEC-Blocks lang. Bei TDD und FDD liefert die UL-MAP Informationen für den nächsten Downlink Frame. Die Zeitpunkte, in denen es DL-MAP- und UL-MAP-Informationen geben muss, sind durch das Round Trip Delay und eine Bearbeitungszeit festgelegt. So entsteht ein Kontrollfluss für das Uplink/Downlink-Paar.

Radio Link Kontrolle

Die fortschrittliche Technologie der 802.16-PHY erfordert eine ebenso fortschrittliche Radio-Link-Kontrolle (RLC) und die Fähigkeit der PHY, von einem Burst Profil zu einem anderen überzugehen, die sog. PHY Transition.

RLC beginnt mit periodischen BS-Broadcasts der Burst-Profile, die für Up- und Downlink ausgewählt worden sind. Das spezifische Burst-Profil für einen Kanal hängt von einer Reihe von Faktoren ab. Für den initialen Zugang vollziehen die SS initiales Power-Leveling und Ranging mit Ranging-Request-Nachrichten, die in einem Wartungsfenster gesendet werden. Ist das einmal eingestellt, kann die BS bei sich ändernden Randbedingungen diese Einstellungen verändern.

Während des initialen Rangings, dem nächsten Schritt, verlangt die SS, mit einem spezifischen Burst-Profil bedient zu werden. Sie bezieht sich dabei auf Parameter hinsichtlich Signalstärke und -Qualität, die während des ersten Schrittes gemessen wurden. Die BS kann das bestätigen oder verwerfen, wenn sie während der ersten Phase andere Parameter gemessen hat. Die BS prüft mittels der RLC laufend die Qualität des Signals von einer SS und wählt ggf. andere Burst-Profile. So kann das System sehr zeitnah und zuverlässig selbst auf geänderte Randbedingungen, wie z.B. plötzlichen Regen oder Nebel, reagieren.

Es wird immer das Profil gewählt, welches unter den gegebenen Bedingungen die höchste Datenrate bei der erforderlichen Mindestqualität liefert. Die Überwachung der Downlink-Qualität unterliegt zwar der SS, aber nur die BS kann Änderungen durchführen. Es gibt verschiedene Alternativen, wie sich BS und SS darüber austauschen, die wir aber hier nicht näher betrachten wollen.