Wireless LANs nach IEEE 802.11b – Physical Layer

Carrier Sensing

Die Bitübertragungsschicht implementiert die „Carrier Sense“-Operation durch die Anweisung der PMD, nachzusehen ob das Medium frei oder belegt ist. Wenn die Station nicht grade einen Rahmen sendet oder empfängt, hört die PCLP innerhalb der Station permanent das Medium ab.

Wenn das Medium belegt wird, liest die PCLP in der PCLP-Präambel und dem Frame-Header, um den Empfänger auf die Datenrate des Signals einzusynchronisieren. Auch IEEE 802.11b-Netze arbeiten wie die drahtgebundenen Ethernets mit freier Synchronisierung. Das hatte schon bei kabelgebundenen Systemen den Vorteil, dass man sich keine Gedanken über die relative Positionierung eines Senders und eines Empfängers Gedanken machen musste.

Die Manchester Codierung erlaubte durch die Betrachtung der Präambel ein zügiges Einsynchronisieren. Es ist ja auch so, dass ausgehend von einem Sender und bedingt durch die unterschiedlichen Entfernungen zu einzelnen Empfängern diese auch unterschiedlich synchronisiert sein werden. In einem drahtlosen Übertragungssystem ist es noch wichtiger, in dieser Hinsicht Freiheit im Rahmen des Wirkungsbereichs der Sender und Empfänger zu haben. Deshalb hört eine Station die laufende Sendung mit, bestimmt durch einen entsprechenden Schaltkreis die Differenz zwischen dem eigenen Clock-Signal und dem Taktsignal, welches innerhalb der laufenden Sendung durch die Codierung repräsentiert wird und zieht den eigenen Empfängerschaltkreis entsprechend nach.

Die Clear Channel Assesment Operation bestimmt, ob das drahtlose Medium frei oder belegt ist. Wenn das Medium frei ist, sendet die PCLP-Teilschicht ein PHY-CCA.indicate, dessen Statusfeld den Wert „idle“ hat, an die MAC-Teilschicht. Wenn das Medium belegt ist, ergeht das gleiche Primitiv, nur dass diesmal im Statusfeld der Wert „busy“ steht. So kann die MAC-Telschicht die Entscheidung einen Frame zu senden, vorbereiten.

Mit DSSS gibt es verschiedene Möglichkeiten, das Clear Channel Assesment durchzuführen. Die PMD kann z.B. einfach messen, ob die Energie auf dem Übertragungsmedium einen bestimmten Wert übersteigt, das wäre die Bestimmung des Kanalzustandes durch einen entsprechenden Schwellwert.

Die PCLP schaltet die PMD-Teilschicht in den Übertragungsmode, wenn sie ein PHY-TXSTART.request-Primitiv von der MAC-Teilschicht erhält. Die MAC-Teilschicht sendet die entsprechende Anzahl von Oktetten (maximal 4.095) und die Anweisung für eine bestimmte Datenrate mit diesem Request. Die PMD reagiert darauf durch Aussendung des Frames über die Antenne innerhalb von 20 Mikrosekunden. Der Transmitter sendet die Präambel und den Header bei 1 Mbit/s als gemeinsame spezifische Datenrate, auf der die Empfänger immer zuhören .Nach der Sendung des Headers schaltet der Transmitter die Datenrate auf den im Header spezifizierten Wert um. Nach Beendigung der Sendung schickt die PLCP ein PHY-TXSTEND.comfirm an die MAC-Teilschicht, fährt den Sender herunter und schaltet die PMD in den Empfangsmodus.

Wenn das Clear Channel Assesment das Medium belegt vorfindet und die gültige Präambel eines ankommenden Frames decodiert, sieht sich die PLCP den Header des Frames an. Die PMD-Teilschicht zeigt ein belegtes Medium an, wenn sie ein Signalstärkeniveau von wenigstens 85 dBm messen kann. Die Receive-Funktion arbeitet mit einer oder mehreren Antennen (Diversity) Man kann den Diversity-Grad, d.h. die Anzahl der Antennen über Access Point und Radiokarten Parameter einstellen. Die Stärke des übertragenen Signals sinkt auf dem Weg zum Ziel. Viele bereits besprochene Einflüsse wie Entfernung, Hitze, Regen und Nebel sowie Laufwegs-Interferenzen können die Signalstärke am Empfänger herabsetzen. Diversity ist eine Methode, den Empfang dadurch zu verbessern, dass man mehrere Antennen aufstellt und sich der Empfänger das stärkste Signal heraussucht.

Der Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS) Physical Layer ist eine der drei Alternativen für den Aufbau eines drahtlosen LANs nach IEEE 802.11. FHSS hat eine Reihe von Vorteilen, wie die geringsten Kosten, den geringsten Stromverbrauch, und es ist von allen Verfahren am unempfindlichsten gegenüber Signalinterferenzen. Leider kann man mit FHSS auch nur die geringsten Datenraten übertragen und verbraucht dennoch relativ gesehen die meiste Bandbreite. Die Reichweite ist geringer als bei DSSS, aber größer als bei Infrarot.

Der Direct Sequence Spread Spectrum Physical Layer ist eine weitere der Optionen für die Funkübertragung mit Spreizspektrum. DSSS bietet die höchste mögliche Übertragungsrate für einen individuellen Kanal, auch wenn in ersten Versionen des Standards und in ersten Produkten ebenfalls nur die Datenraten von 1 und 2 Mbit/s. unterstützt wurden. Man benutzt weniger Kanäle als beim FHSS. Nachteilig sind die relativ hohen Kosten für einen Transceiver und der höchste Stromverbrauch unter den drei standardisierten Varianten. Auch für diese Variante müssen wir die Teilschichten Physical Layer Convergence Procedure und PMD behandeln.

Die Gestaltung eines drahtlosen Netzes mit Infrarot-Komponenten hat eine Reihe von Vor- und Nachteilen. Die Kosten sind wie die Empfindlichkeit gegenüber Störungen von anderen Radiofrequenzsignalen sehr gering. Die mögliche Übertragungsgeschwindigkeit ist jedoch verglichen mit den anderen Varianten gleich. Außerdem kann das System nur innerhalb geschlossener Räume eingesetzt werden, weil es – jedenfalls in der im Rahmen des Standards betrachteten Ausführungsform – eine Decke für die Reflexion der Signale benötigt. Der Vorteil daran ist aber, dass nur Personen, die ebenfalls in diesem Raum sind, das Signal auffangen können, weil das Signal Wände nicht durchdringen kann. Ein weiterer Vorteil wäre, dass Infrarotsysteme weltweit keinen Frequenzregulationen unterliegen.

weiter mit: IEEE 802.11b Erweiterungen für höhere Geschwindigkeiten im 2,4 GHz-Band

(ID:2042676)