Grundlagen moderner Netzwerktechnologien im Überblick – Teil 68

Die MAC-Erweiterungen im High Speed WLAN IEEE 802.11n

25.01.2010 | Autor / Redakteur: Dr. Franz-Joachim Kauffels / Andreas Donner

Die Architektur der 802.11n MAC-Datenebene; Bild: Dr. Franz-Joachim Kauffels
Die Architektur der 802.11n MAC-Datenebene; Bild: Dr. Franz-Joachim Kauffels

Man hat sich bei der Schaffung der MIMO-OFDM-Basis so viel Mühe gegeben, dass es jammerschade wäre, wenn man diese Möglichkeiten nur im Rahmen der von IEEE 802.11b, a, g und h gegebenen MAC-Funktionen und -Definitionen nutzen könnte. Deshalb gibt es im Standard IEEE 802.11n eine Reihe interessanter MAC-Erweiterungen.

Die High Throughput Extension versteht sich als Ergänzung des vorliegenden Standards IEEE 802.11-1999 in der Version von 2003 mit den Erweiterungen a, g, h und i sowie auf den Draft Standard IEEE 802.11e/D 9.0 und beinhaltet die Definition einer neuen High Throughput PHY, die im 2,4- und 5-GHz-Band arbeitet. Dafür muss auch die MAC erweitert werden. Beginnen wir damit!

Da der Standard für hohen Durchsatz erweitert wird, gibt es eine Reihe von neuen Funktionen, die ihrerseits natürlich neue Frames nach sich ziehen oder Felder in bisherigen Frames benutzen, die bislang für „spätere Benutzung“ reserviert sind. Die wichtigsten neuen Funktionen sind:

  • Aggregation
  • HTP Burst Transmission
  • Neues, reduziertes Interframe Space Intervall RIFS
  • Erweiterter Multirate Support
  • Erweiterung der Modulationsklassen
  • Block Acknowledgement
  • Erweiterter OFDM-Schutz
  • Verwaltung der 40-MHz-Kanalpaare
  • Größere maximale MSDU-Länge

Für die Aggregation wurde die Architektur der MAC-Teilschicht entsprechend erweitert. Eine aggregierte MAC-Service-Dateneinheit A-MSDU enkapsuliert eine oder mehrere MSDUs die zum gleichen Ziel geschickt werden sollen. Die übrigen Funktionen wie Frame-Auslieferung, Frame-Verzögerung im Schlaf-Modus, Sequenznummerierung, Fragmentierung, Verschlüsselung usf. bleiben wie gewohnt.

IEEE 802.1X kann die MSDU an einem kontrollierten Port blockieren. An einem bestimmten Punkt kann es nötig sein, dass die Daten Frames, die alle oder einen Teil der MSDUs enthalten, nach Access Kategorien in Warteschlangen organisiert werden. Auf dem Empfangsweg müssen die Funktionen in umgekehrter Reihenfolge ausgeführt werden, damit die MSDU an den MAC-SAP ausgeliefert werden kann.

Wenn im Rahmen von IEEE 802.1X eine MSDU nicht für diesen kontrollierten Port vorgesehen ist oder keinen 802.1X-Frame darstellt, wird er entfernt. Eine Sortierung der MPDU-Frames nach TKIP und CCMP geschieht nach der Dekryptierung, aber vor der MSDU-Defragmentierung. Diese schlägt daher fehl, wenn die Frames nicht in der richtigen Reihenfolge ankommen.

Eine oder mehrere MSDUs, die an den gleichen Empfänger geschickt werden sollen, können wie gesagt in eine einzelne A-MSDU aggregiert werden. Das kann die Leistung erhöhen, weil der Overhead für den Kanalzugriff damit minimiert wird. Broadcast, Multicast oder Unicast-Frames können aggregiert werden, allerdings natürlich nur die, die dem gleichen Typ angehören und nicht durcheinander.

Ebenfalls von der Aggregation ausgeschlossen sind Frames mit unterschiedlichen Adresstypen und Frames mit unterschiedlichen QoS-Prioritäten. Aggregation ist optional und darf nur dann benutzt werden, wenn der Sender weiß, dass der Empfänger diese Funktion auch unterstützt. Zur Formung einer A-MSDU werden zwei oder mehr MSDUs zusammengeschoben und jeweils mit einem 14 Oktette langen Sub-Frame-Header getrennt. Dieser besteht nur aus einem Längenfeld sowie den Quell- und Zieladressen.

Ein Daten Frame, der eine A-MSDU in sich trägt, wird mittels einer „1“ im „Aggregate MSDU“-Bit des QoS-Kontroll-Feldes gekennzeichnet. Nachdem sie einmal gebildet ist, unterscheidet sich die weitere Bearbeitung einer A-MSDU nicht von der einer normalen MSDU. Im Bit 7 des QoS-Control-Felds, welches am Ende des MAC-Headers liegt und bisher einfach leer war, steht jetzt eine Information darüber, ob eine aggregierte MSDU vorliegt. Das Frame Format für den Datenframe hängt vom QoS-Subfeld und dem Subfeld-Typ ab.

weiter mit: Fragmentierung

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