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

Eintritt in ein Netz, Ranging, Privacy

Eintritt in ein Netz, Ranging und Privacy sind gleichartig zum Bereich 10 bis 66 GHz. Unterschiede ergeben sich lediglich bei OFDM und OFDMA, wo die Zuordnungen nicht auf Slotzeiten, sondern auf Unterkanäle definiert werden.

In diesen PHYs wird ein spezieller Unterkanal und eine Menge von speziellen Pseudo-Noise Ranging Codes für das Ranging benutzt. Eine BS schickt Untermengen von diesen Codes an die betreffenden SSs. SSs, die sich neu eingliedern müssen oder einer dynamischen Änderung unterliegen, müssen mit gleicher Wahrscheinlichkeit einen Code aus dieser Untermenge auswählen, damit den OFDM-Ranging-Kanal modulieren und dabei ein spezielles Paar von OFDM-Symbolen an die BS aussenden.

Die BS kann zunächst nicht bestimmen, welche spezielle SS sich da gemeldet hat, weil die Untermenge der Codes eine Untermenge der SSs abdeckt. Sie gibt aber einen Grant mit der gleichen Codierung und den gleichen OFDM-Signalen ab. Die betreffende SS weiß dann eindeutig, wer gemeint ist und kann ihren Schedule, also ihr spezielles Ranging aufgrund der gleichzeitig übermittelten Parameter generieren. Der Ranging Timer wird nach diesem Prozess nicht von der BS, sondern von der SS kontrolliert. Die Funktionen der Privacy Sublayer bleiben gleich, es gibt lediglich Ergänzungen hinsichtlich des Schlüsselaustauschs im Falle des Maschen-Netzes.

Dynamische Frequenzselektion, DFS

DFS wird für die Nutzung regulationsarmer Bänder zwingend vorgeschrieben. Außerdem strebt man die Verwendung eines Verfahrens für die Kanalauswahl an, welches die Kanäle über eine minimale Anzahl von Kanälen gleichartig verteilt. Die Spezifikationen und Timing-Parameter für DFS entsprechen den Anforderungen der unterschiedlichen regionalen Regulierungsbehörden. Die DFS-Prozeduren umfassen:

• Testen der Kanäle auf primäre (also andere, z.B. Radar) Nutzer
• Abbruch des Betriebs nach der Entdeckung primärer Nutzer
• Entdeckung primärer Nutzer
• Scheduling für das Testen der Kanäle
• Reporting der Ergebnisse
• Auswahl und Zuordnung eines neuen Kanals

Eine BS oder SS sollte keinen Kanal benutzen, von dem schon bekannt ist, dass dort auch ein primärer Nutzer sendet. Eine BS sollte mindestens folgende Tests durchführen:

• Startup Test bevor man in einem Kanal arbeitet, der noch nicht auf einen primären Benutzer getestet wurde
• Operating Test in bestimmten Intervallen

Eine SS kann ohne weitere Tests in einem neuen Kanal arbeiten, wenn sie ein Umschaltkommando von der BS erhält. Eine BS kann nur dann in einem neuen Kanal ohne vorangehende Tests arbeiten, wenn sie von einer anderen BS erfährt, dass dieser Kanal bereits getestet und frei ist.

Mit welcher Methode genau ein primärer Nutzer erkannt werden soll, ist Bestandteil der regionalen Regulierungen und nicht des Standards. Eine BS kann auch eine SS beauftragen, entsprechende Messungen an ihrer Stelle vorzunehmen. In jedem Fall können die Stationen feststellen, ob die Interferenzen von einem bekannten gleichartigen 802.16-System in welchem Modus auch immer oder von einem unbekannten Fremdsystem stammen.

Eine BS kann zu jedem Zeitpunkt aktuelle Übertragungen in einem Kanal, der offensichtlich von einem anderen System benutzt wird, abbrechen. Wie schnell und nach welchem Verfahren sie das tun muss ist Bestandteil der regionalen Regulierungen. Eine BS kann eine Vielzahl von Informationen, die während der Initialisierung von SSs und laufenden Messungen gewonnen wurden, für die Auswahl eines neuen Kanals verwenden. Wie diese Auswahl genau geschieht, lässt der Standard ebenfalls offen. Allerdings muss die BS darauf achten, dass ein neuer Kanal auch von allen von ihr versorgten SSs unterstützt wird.

Die letzte Nachricht, die von einer BS in einem eigentlich „besetzten“ Kanal ausgesendet wird, muss natürlich die sein, die den Umschaltbefehl auf den neuen Kanal enthält. Nur dann können alle bestehenden Initialisierungen, Zuordnungen, Rangings und sonstigen Parameter reibungslos übernommen werden. Schafft sie das aus irgendeinem Grund nicht, muss sie auf dem neuen Kanal laufend ihre Kennung aussenden und die SSs müssen die Kanäle nach dieser Kennung absuchen. Dadurch wird der Service empfindlich unterbrochen.

Der Standard geht jedoch davon aus, dass die BS es immer schafft – eine, wie ich finde, ziemlich optimistische Annahme. Die DFS-Behandlung in 802.16a ist insgesamt unbefriedigend, es ist zu hoffen, dass die offenen Fragen in den eigenständigen IEEE 802.16-Dokumenten geklärt werden, in denen die Verträglichkeitsfragen zu anderen Funkdiensten explizit behandelt werden.