Die MAC-Erweiterungen im High Speed WLAN IEEE 802.11n

Mode Request und Mode Response

Es gibt einen neuen „Mode Request“ Frame, der von einer Station oder einem AP gesendet werden kann, um einen AP oder eine Station aufzufordern, den besten verfügbaren Übertragungsmodus für Kommunikation mit hohem Durchsatz einzustellen. Dazu gibt es einen passenden „Mode Response“ Frame.

Bleibt dieser als Antwort aus, weiß man, dass die entfernte Station bzw. der Access Point mit dem Mode Request Frame nichts anzufangen wissen, weil sie keinen hohen Durchsatz unterstützen, z.B. weil es alte Stationen sind. Das ist eine ganz elegante Methode für Autonegotiation, die wie bei Ethernet ältere Stationen einfach leben lässt. Ist der Mode Request grundsätzlich erfolgreich, gibt es ein weiteres Frame-Paar „MIMO Channel Request/Response“ für die Einstellung des MIMO-Modes.

Die OFDM-Protection dient dazu, dass eine High Speed Station nicht einfach eine High Speed MSDU sendet ohne vorher sicherzustellen, dass der Empfänger das auch empfangen kann und dementsprechend eingestellt ist. Die 20-MHz-OFDM-Protection ist dabei eine relativ einfache Funktion, die 40-MHz-Protection ist demgegenüber jedoch relativ komplex, weil ja zwei benachbarte Kanäle überprüft und richtig eingestellt werden müssen. Dabei kann es notwendig sein, abzuwarten, bis sich Stationen, die das nicht unterstützen, aus dem sekundären 20-MHz-Kanal zurückziehen. Wir wollen dies hier aber nicht weiter vertiefen, da wir es in Europa ohnehin nicht nutzen dürfen.

Der 40-MHz-Modus ist ausschließlich für die Verwendung im 5-GHz-Band definiert.

Ein 40-MHz-Kanalpaar besteht aus zwei 20-MHz-Kanälen. In einem BSS wird einer dieser Kanäle, der so genannte primäre Kanal, weiterhin auch für 20-MHz-Übertragungen benutzt. Der andere sekundäre Kanal wird ausschließlich dazu benutzt, die Übertragungszeit für Daten im Rahmen von 40-MHz-Übertragungen zu verkürzen.

Man hat sich dabei Folgendes überlegt. Es ist schwierig, wenn nicht unmöglich, eine effiziente Übertragung in zwei Kanälen durchzuführen, in denen jeweils ein eigenes Kanalsteuerungsverfahren abläuft. Also belässt man es bei dem bekannten Steuerungsverfahren auf dem primären Kanal und reserviert sozusagen den zweiten Kanal für schnellere Übertragung im Sinne eines Overflows. Im Beacon Frame ist das „Channel Set“ ein neues Element, welches benötigt wird, wenn man mit einem 40 MHz breiten Kanalpaar arbeiten möchte.

Ein AP, der auf einem 40-MHz-Kanalpaar arbeitet, welches in einen primären und einen sekundären Kanal aufgeteilt ist, kann auf dem sekundären Kanal ein Beacon Frame senden, dessen Ziel aber im Gegensatz zu den normalen Beacon Frames darin liegt, dass niemand sonst diesen Kanal benutzt. Es gibt auch eine Reihe von Möglichkeiten, Stationen, die keinen hohen Durchsatz und/oder 40 MHz unterstützen, aus einem Sekundärkanal zu werfen. Das wird über das ERP-Feld des Management-Frames gesteuert. Ziel ist es, die Leistung eines BSS optimal zu nutzen.

Ein wenig verwirrend ist, dass nirgendwo gesagt wird, wie ein fremdes System älterer Bauart merken soll, wenn ein High Throughput System den Kanal als Sekundärkanal benutzen möchte, den es selbst benutzt. Lediglich ein System nach 11h hat mit DFS die Möglichkeit, das festzustellen und automatisch auszuweichen. Sonst muss man wohl die Kanäle, die für diesen Zweck frei bleiben sollen, von Hand einstellen.

Man möchte als Sekundärkanal übrigens einen solchen Kanal benutzen, der entweder vier Kanäle unter oder über dem Primärkanal liegt. Das schränkt natürlich die Benutzung von Kanälen ein, wenn man nicht über die Grenzen, die für das 5-MHz-Band erlaubt sind, hinausgehen möchte, was man selbst in den Gebieten nicht darf, wo das 5-GHz-Band keiner so strengen Regulierung unterliegt wie hierzulande. Bestimmte Teile der Dokumente befassen sich dann mit der Frage, wie die Sekundärkanäle von den Primärkanälen gesteuert werden können.

Um es noch mal deutlich zu sagen: die 40-MHz-Erweiterung ist optional und in Japan und Europa durch die Regulierung untersagt.

Eine weitere wesentliche Änderung ist, dass die mögliche maximale Länge einer MSDU auf 8.100 Oktette heraufgesetzt wird. Dies ist fast eine Vervierfachung des früheren Wertes von 2.304 Oktetten und nur eine sehr mäßige Anpassung an die mehr als zehnfache Datenrate und den Aggregations- und Burst-Modus. Hier hätte man nach Ansicht des Autors auch noch wesentlich weiter heraufgehen können, denn wie wir wissen, senkt das DCF-Verfahren den Durchsatz umso schlimmer, je kürzer die Pakete sind.

Die neuen Funktionen und Übertragungsmodi ziehen neben ggf. neuen Frames und Belegung von bislang nicht benutzten Kontrollbits im übrigen auch entsprechende Erweiterungen der Vektoren der Management-MIB nach sich.