Struktur und MAC von Wireless MESH-Networks nach IEEE 802.16a

Knoten-Details

Jeder Knoten in einem Maschen-Netz soll eine universelle 48-Bit-Adresse, wie sie allgemein in IEEE 802 definiert wird, besitzen. Diese Adresse definiert den Knoten eindeutig und wird während des Eintrittsprozesses in ein Netz und als Teil des Authorisationsprozesses benutzt.

Nach der erfolgreichen Authorisation für ein Netz bekommt der SS-Knoten durch die Mesh-BS einen 16 Bit Knoten Identifier (Node ID), der für den normalen Betrieb benötigt wird. Er befindet sich zusammen mit dem generischen MAC-Header im Maschen-Subheader von Unicast- und Broadcast-Nachrichten. Für die Adressierung von Knoten in der lokalen Nachbarschaft werden 8 Bit Link-Identifier benutzt. Jeder Knoten muss eine solche Link-ID für eine Verbindung, die er zu einem Nachbarn aufgebaut hat, vergeben.

Die Link-Ids werden während der Link-Aufbauphase definiert und ausgetauscht. Die Link-ID wird als Teil der CID im generischen MAC-Header bei Unicast-Nachrichten übertragen. Die Link-ID wird beim verteilten Scheduling benötigt. Für das Maschen-Netz gibt es einen eigenen Maschen-Subheader, der in der MAC-PDU vor allen anderen Subheadern steht.

Der Forderungs-/Zuteilungs-Mechanismus für die SCa-PHY (Single Channel) entspricht im Wesentlichen dem, der für den Betrieb in 10 bis 66 GHz-Bändern definiert ist. Bei den OFDM-PHYs gibt es andere Möglichkeiten. Hier werden vier spezielle Unterkanäle benutzt, um Requests anzumelden und Grants zu erhalten. Bei der Absetzung der Requests kann es – mit sehr geringer Wahrscheinlichkeit – zu Contention mit einem anderen Request kommen. Dies wird mit einem dem BEB ähnlichen Verfahren aufgelöst, die Auflösung ist unproblematisch, da es sich um sehr kurze Kontrollnachrichten ohne Nutznachrichteninhalt handelt.

Reiner Maschenmodus

Neben dem Modus, in dem die Mesh-BS die Punkt-zu-Punkt-Verbindungen mehr oder minder zentral verwaltet, gibt es auch noch einen sozusagen „reinen“ Maschen-Modus. Es gibt hier keine klar getrennten Up- und Donwnlinks, weil die SSs direkt untereinander kommunizieren, anstatt eine BS zu bemühen. Dennoch wird es typischerweise einige Stationen in der Maschentopologie geben, die in gewissem Umfange BS-Funktionalität besitzen, weil sie einen direkten Anschluss zu nachgelagerten Backbones und den mit diesen zur Verfügung gestellten Diensten haben.

In diesem Fall muss koordiniertes verteiltes Scheduling benutzt werden. Dabei sendet ein Knoten seine eigenen Schedules und Vorschläge für Änderungen in den Schedules in Form von Punkt-zu-Punkt-Verbindungen an all seine Nachbarn. Innerhalb eines gegebenen Kanals empfangen alle Nachbarn die gleichen Scheduling-Nachrichten. Alle Stationen im Maschen-Netz müssen diesen Kanal benutzen, um Scheduling-Information in einem Format für spezifische Forderungen und Zuteilungen von Ressourcen benutzen.

Das koordinierte verteilte Scheduling stellt sicher, dass die gesamten Übertragungen ohne den Eingriff einer BS synchronisiert werden können. Neben den koordinierten Schedules kann auch unkoordiniertes verteiltes Scheduling für den schnellen Verbindungsaufbau zwischen zwei Stationen auf einer Link-zu-Link-Basis stattfinden. Zwei benachbarte Stationen können sich dabei gegenseitig Sendeslots zuordnen, sie müssen dabei nur darauf achten, dass bereits durch das koordinierte Scheduling verteilte Ressourcen nicht berührt werden.

Sowohl koordiniertes als auch unkoordiniertes Scheduling benutzt einen 3-Weg-Handshake. In einem ersten Schritt schickt eine SS an eine andere SS einen Request, in dem sich als Parameter die potentiellen Slots für Antworten und der aktuelle Schedule befinden. In einem zweiten Schritt schickt die angesprochene Station eine Antwort, in der sich als Parameter eine Untermenge der potentiell zu benutzenden Slots befindet, falls diese erzeugt werden kann. In einem dritten Schritt schickt die initiierende SS in einem Paket als Parameter diese Untermenge zurück, um den Schedule der Ziel-SS zu bestätigen. Alle anderen Nachbarn sind davon nicht betroffen.

Die Unterschiede zwischen koordiniertem und unkoordiniertem Scheduling lassen sich wie folgt zusammenfassen: im koordinierten Fall werden die Handshake-Messages kollisionsfrei im Kontroll-Subframe übertragen, während sie im unkoordinierten Falle mit anderen gleichartigen Nachrichten mit sehr geringer Wahrscheinlichkeit kollidieren können. Knoten, die im unkontrollierten Fall auf einen Request antworten wollen, sollten mit der Antwort eine hinreichende Zahl von Mimislots warten, bevor sie eine Zuteilung bestätigen, damit Knoten, die im Request früher gelistet sind, die Möglichkeit bekommen, zu antworten.

Wenn mögliche Kollisionen absolut nicht gewünscht werden, muss auf zentralisiertes Scheduling zurückgegriffen werden, bei dem die BS alle Schedules regelt. Im Standard werden die unterschiedlichen Scheduling-Verfahren sehr genau beschrieben und definiert. Das führt aber an dieser Stelle nicht wesentlich weiter.

weiter mit: Eintritt in ein Netz, Ranging, Privacy

(ID:2043506)