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

Uplink Scheduling

Jede Verbindung in Uplink-Richtung wird auf einen Scheduling Service abgebildet. Jeder dieser Scheduling Services ist mit einer Menge von Regeln ausgestattet, nach denen der BS-Scheduler die Uplink-Kapazität und das Grant/Request-Protokoll zwischen BS und den SSs verwalten muss.

Die detaillierte Spezifikation der Regeln und der Scheduling Service, der für eine spezielle Uplink-Verbindung benutzt wird, wird in der Verbindungsaufbauphase verhandelt.. Die Scheduling Services basieren auf denen, die für Kabelmodems im DOCSIS-Standard festgelegt sind:

• UGS
• Realzeit Polling
• Nicht-Realzeit Polling
• Best Effort

Der so genannte unaufgeforderte Grant Service (Unsolicited Grant Service, UGS) ist auf Dienste zugeschnitten, die periodisch feste Dateneinheiten generieren, wie z.B. ATM CBR (Constant Bit Rate) oder E1/T1 über ATM. Hier scheduled die BS preemptiv Sendefenster in der Größe, die beim Verbindungsaufbau ausgehandelt wurde, ohne dass es von der SS jedes Mal einen expliziten Request gibt. Dies minimiert Overhead und Latenz, um dem anfordernden Dienst ein so geringes Delay und eine so geringe Delay-Varianz zu geben wie überhaupt möglich. Eine praktische Grenze für die Delay-Varianz wird durch die Rahmendauer gesetzt. Wenn man höhere Anforderungen hat, muss ein Ausgangspuffer verwendet werden.

Das Realzeit-Polling ist für Dienste gedacht, die ihrer Natur nach dynamisch sind, bietet aber trotzdem periodische, dedizierte Request-Möglichkeiten um Realzeitanforderungen zu erfüllen. Da die SS explizite Requests abschickt, sind Protokoll-Overhead und Latenz leicht erhöht, aber die Kapazität wird wirklich nur nach dem tatsächlichen Bedarf zugeordnet. Dieser Service ist perfekt für VoIP- und Steraming-Anwendungen wie Audio und Video.

Das Nicht-Realzeit-Polling ist fast identisch zur vorigen Alternative – mit der Ausnahme, dass Verbindungen Gelegenheiten zur Übertragung von Requests nach Übertragungsleistung nach einem Random Access Verfahren nutzen. Dienste, die das nutzen, haben nicht so hohe Anforderungen an Delay und Delay-Varianz. Typisch hierfür wäre der Internet-Zugriff oder ATM-GFR.

Beim Best Effort schließlich gibt es keinerlei Garantien, weder für Bandbreite, noch für Delay. Die SS sendet hierbei Requests in einem Random Access Mode oder in bestimmten, für diesen Zweck reservierten Slots. Das Auftreten dieser Slots ist abhängig von der aktuellen Gesamtlast, die die BS ja kennt. Eine SS kann sich nicht wirklich darauf verlassen, dass derartige Slots auftreten, aber man hat diese Möglichkeit geschaffen, um die Bandbreite maximal ausnutzen zu können.

Anforderung und Zuteilung von Bandbreite (Request/Grant)

Die IEEE 802.16 MAC unterstützt zwei Klassen von SS, die sich dadurch unterscheiden, dass sie Bandbreitezuordnungen auf Verbindungsebene (Grant per Connection, GPC) oder für die SS als Ganzes (Grant per SS, GPSS) verarbeiten. Beide Klassen fordern zunächst Bandbreite pro Verbindung an, um dem BS zu ermöglichen, unter Berücksichtigung von QoS Anforderungen mittels des geeigneten Schedulings die passende Bandbreite zuzuordnen.

Bei GPC erfolgt die Zuordnung explizit für eine Verbindung und wird auch nur für diese genutzt. Allerdings müssen für RLC und Management jeweils eigene Bandbreiten angefordert werden. In der GPSS-Klasse bekommen die SS Bandbreite aggregat als Ganzes bezogen auf die SS. Eine GPSS-SS muss hinsichtlich der QoS intelligenter ausgestattet sein. RLC- und Management-Verbindungen sind jedoch automatisch eingeschlossen.

Diese zwei Klassen von SS ermöglichen eine Balance zwischen Einfachheit und Effektivität. Die Notwendigkeit, Exta-Bandbreite für RLC und Management anzufordern, macht GPC weniger effizient und skalierbar als GPSS. Außerdem kann GPSS schnell auf Veränderungen in der PHY reagieren. GPSS ist daher die einzige Variante, die für die Kombination mit der 10 bis 66 GHz-PHY zugelassen ist.

Ohne dies hier weiter auszuführen, kann man sagen, dass IEEE 802.16 in der MAC eher ein selbstkorrigierendes Protokoll als ein Acknowledgement-Protokoll verwendet. In jedem Fall ist das Protokoll deterministisch.

weiter mit: Hochgradige Flexibilität

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