Grundlagen moderner Netzwerktechnologien im Überblick – Teil 65

Wireless LANs nach IEEE 802.11b – Physical Layer

08.01.2010 | Autor / Redakteur: Dr. Franz-Joachim Kauffels / Andreas Donner

Mithilfe einer Spektralmaske ist im Standard 802.11b festgelegt, wie die Signalverteilung aussehen darf ; Bild: Dr. Franz-Joachim Kauffels
Mithilfe einer Spektralmaske ist im Standard 802.11b festgelegt, wie die Signalverteilung aussehen darf ; Bild: Dr. Franz-Joachim Kauffels

In dieser Folge geben wir einen Überblick über die Architektur der Bitübertragungsschicht (Physical Layer) des IEEE-802.11b-Standards, um dem Leser einen generellen Eindruck von der Funktionsweise zu geben. Die notwendigen Grundlagen der Übertragungstechnik wurden ja bereits in den Folgen 55-58 gegeben. Hier gab es im Laufe der Zeit verschiedene Verfahren, die größtenteils heute überholt sind, aber aus Kompatibilitätsgründen weiter unterstützt werden müssen.

Die Übertragungstechnik als solche ist aber auch nur insofern Bestandteil der Bitübertragungsschicht in den IEEE-Definitionen, wie dies nötig ist, um Verfahren, Codierungen usf. festzulegen, die schließlich die Interoperabilität von Systemen nach dem Standard sicherstellen.

Wie bereits angesprochen, gibt es mehrere drahtlose Übertragungsverfahren einschließlich der Übertragung mit Infrarotlicht. Es war von Anfang an nicht auszuschließen, dass im Laufe der Zeit gemäß dem Stand der Technik und der Verbreitung der Systeme weitere Verfahren hinzukommen würden. Deshalb trennt man die Prozeduren für die eigentlichen Übertragungsverfahren wie Frequency Hopping Spread Spectrum oder Direct Sequence Spread Spectrum sowie Infrarot von einer Schicht, die eine gemeinsame Schnittstelle nach oben, also zum MAC-Layer, vorbereitet. Diese gemeinsame Schicht ist die Physical Layer Convergence Procedure, PLCP.

Architektur und generelle Arbeitsweise

Die Architektur der Bitübertragungsschicht besteht für jede Station aus den drei Komponenten Pysical Layer Management, Physical Layer Convergence Procedure Teilschicht (PCLP) und Physical Medium Dependent Teilschicht (PMD).

Das Physical Layer Management arbeitet mit dem MAC-Layer-Management zusammen und leistet Verwaltungsfunktionen für die Bitübertragungsschicht.

Die MAC-Teilschicht kommuniziert mit der Physical Layer Convergence Procedure Teilschicht (PCLP), vermöge eines Physical Layer Service Access Points (SAP) und mittels der passenden definierten Primitive. Wenn die MAC-Teilschicht das anordnet, bereitet PCLP MAC Protokolldateneinheiten, MSDUs, für die Übertragung vor. Außerdem liefert die PCLP Frames, die über das drahtlose Medium hereinkommen, an die MAC-Teilschicht aus. Die notwendigen Steuerungsinformationen, die Transmitter und Receiver benötigen, werden von der PCLP-Teilschicht erzeugt und der MSDU vorangestellt. Der so entstandene zusammengesetzte Rahmen heißt PCLP Protocol Data Unit, PPDU. Die Frame-Struktur eines PPDUs erlaubt asynchronen Transfer von MSDUs zwischen Stationen. Deshalb ist der jeweilige Physical Layer gezwungen, die für die Sendung und den korrekten Empfang notwendige Synchronisation durchzuführen.

Unter Leitung der PCLP führt die PMD die tatsächliche Nachrichtenübertragung von Frames zwischen Sendern und Empfängern auf dem physikalischen Übertragungsmedium durch. Um diese Dienstleistung über das drahtlose Medium erfüllen zu können, muss sie Komponenten wie Sender, Empfänger, Modulatoren, Demodulatoren und Antennen benutzen. PCLP und PMD kommunizieren über Primitive um die Sende- und Empfangsfunktionen steuern zu können.

Generelle Arbeitsweise

Die generelle Arbeitsweise der verschiedenen Physikalischen Teilschichten ist sehr ähnlich. Um die PCLP-Funktionen auszuführen, definiert der Standard die Benutzung von endlichen Automaten. Jeder der endlichen Automaten leistet folgende Funktionen:

  • Carrier Sense: Bestimmung des Zustands des Mediums
  • Transmit: Sendung individueller Oktette des Datenrahmens
  • Receive: Empfang individueller Oktette des Datenrahmens

weiter mit: Carrier Sensing

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