IEEE 802.11e ist ein Industriestandard des Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) und eine Erweiterung des Wireless-LAN-Standards IEEE 802.11 zur Unterstützung von Quality of Service.

Die mit der Ausarbeitung des Standards beschäftigte IEEE-Arbeitsgruppe hat ihre Arbeit im Juli 2005 abgeschlossen. Die endgültige Veröffentlichung wurde Ende 2005 vollzogen.

802.11e arbeitet nach einem ähnlichen Prinzip wie das QoS-Verfahren DiffServ. Dazu werden die Datenpakete im WLAN vom Absender markiert und der Access Point ist dazu angehalten, Pakete mit höherer Priorität bevorzugt zu behandeln.

Mit Hilfe von 802.11e werden Echtzeitanwendungen wie z. B. Voice over IP besser unterstützt, bei denen eine gewisse garantierte Bandbreite im Netzwerk benötigt wird, damit es nicht zu Aussetzern in der Verbindung kommt, wenn anderer Netzwerkverkehr die verfügbare Datenübertragungsrate zu stark belastet.

Original 802.11 MAC

DCF

Die ursprüngliche 802.11 Medium Access (MAC) Layer benutzt die Distributed Coordination Function (DCF) um das Medium mit mehreren Stationen zu teilen. DCF basiert dabei auf CSMA/CA und optional auf 802.11 RTS/CTS. Dies hat mehrere Nachteile:

wenn viele Stationen zugleich kommunizieren wollen, verursacht dies mehr Kollisionen. Dies führt zu einer verminderten Bandbreite ( genau wie bei Ethernet, welches CSMA/CD benutzt)
es gibt keine Priorisierung für den Verkehr
wenn eine Station den Zugriff auf das Medium gewinnt, kann es diesen Zugriff so lange wie nötig behalten. Hat eine Station eine niedrige Sendeleistung (z. B. 1 MBit/s), dann wird dies eine Weile dauern, und alle anderen Stationen leiden darunter.
oder generell gesagt, es gibt keine QoS-Garantien.

PCF

Steht zwar im Standard, wurde aber so gut wie nirgends implementiert. Im Point Coordination Function (PCF) Betrieb übernimmt der Access Point die volle Kontrolle über den Zugriff auf das Medium. Die normale Zugriffssteuerung CSMA/CA wird dabei regelmäßig für kurze Zeit ausgeschaltet. Der Access Point pollt (aufrufen) dabei alle mobilen Stationen, welche sich bei ihm zuvor als PCF Teilnehmer registriert haben und erlaubt diesen ihre Daten zu senden. Danach wird wieder in den CSMA/CA Betrieb zurückgeschaltet. Der Start einer PCF Periode wird im Beacon Frame mit dem Duration Feld signalisiert.

802.11e MAC Protokoll

Mit 802.11e wurde eine neue Koordinierungsfunktion eingeführt. die Hybrid Coordination Function (HCF). Innerhalb von HCF gibt es zwei Möglichkeiten des Kanalzugriffs, deren Verwendungszweck ähnlich dem Original ist, HCF Controlled Channel Access (HCCA) und Enhanced Distributed Channel Access (EDCA). Beide definieren Traffic Classes (TC), also Datenverkehrsklassen. Daten können somit verschiedene Prioritäten gegeben werden. E-Mail würde beispielsweise eine niedrige Priorität benötigen als Voice over IP (VoIP).

EDCA

Mit EDCA bekommt wichtiger Verkehr eine höhere Chance gesendet zu werden, da hochprioritisierter Verkehr durchschnittlich weniger lang warten muss, bevor das Paket gesendet werden darf. Hinzu kommt, dass jeder Prioritätslevel mit einer Transmit Opportunity (TXOP) markiert ist. Die TXOP ist ein festgelegtes Zeitintervall während dem eine Station soviele Frames wie möglich senden darf. Sollte die Zeit zu kurz sein, um ein Frame innerhalb einer TXOP zu senden, muss der Frame aufgeteilt werden. Dadurch wird das Problem reduziert, das langsame Stationen schnellere Stationen ausbremsen.

Wi-Fi Multimedia (WMM) zertifizierte APs müssen EDCA und TXOP unterstützen. Alle anderen Verbesserungen sind für WMM optional.

HCCA

HCCA arbeitet ähnlich wie PCF: das Interval zwischen zwei Beacon Frames (also "Signalfeuer" Frames) ist in zwei Perioden unterteilt, die CFP und CP heißen. Während CFP kontrolliert der Hybrid Coordiantor (HC), also der Access Point, den Zugriff auf das Medium. Während der CP arbeiten die Stationen im EDCA-Modus. Der Hauptunterschied zu PCF ist, dass auch hier Traffic Classes definiert sind. Außerdem kann der Hybrid Coordinator entscheiden, wie er den Verkehr lenken will. Des Weiteren geben die Stationen Auskunft über ihre Warteschlangenlänge jeder TC. Der HC kann dann entscheiden, ob er einer Station vorrang gewähren will.

HCCA ist allgemein gesehen im Moment die weitentwickelste (und komplexeste) Koordinierungs Funktion. Mit HCCA kann QoS mit großer Genauigkeit konfiguriert werden. QoS-Stationen haben die Fähigkeit bestimmte Übertragungsparameter (Datenrate, Jitter, etc.) abzufragen. Dies sollte helfen, Anwendungen wie VoIP oder Videoübertragung effektiver arbeiten zu lassen.

HCCA ist nicht verpflichtend für 802.11e Access Points. Derzeit haben nur wenige erhältliche APs diese Funktionalität. Die Wi-Fi Alliance hat daher ein weiterführendes Zertifikat (WMM Scheduled Access) eingeführt, um APs mit HCCA einfacher erkennen zu können.

Weitere 802.11e Spezifikationen

In Ergänzung zu HCCA, EDCA und TXOP gibt es noch weitere optionale Protokolle für 802.11e:

APSD

Automatic Power Save Delivery (Automatische stromsparende Lieferung) ist eine effizientere Powermanagement Methode. Die meisten neueren Geräte unterstützen bereits einen Dienst, der so ähnlich funktioniert wie APSD. APSD ist sehr nützlich für VoIP Geräte. Wann immer Sprachdaten vom AP empfangen werden, sendet der AP die gepufferten Sprachdaten auch gleich in die andere Richtung. Danach gehen die VoIP-Telefone in dämmerzustand bis die nächsten Daten gesendet werden müssen.

BA

Block Acknowledgements erlauben eine ganze TXOP mit nur einem Frame zu bestätigen. Dies erzeugt weniger Protokollüberhang bei längeren TXOPs

NoAck

Im QoS Modus kann die Serviceklasse für zu sendende Frames zwei Werte haben: QosAck und QosNoAck. Frames mit QosNoAck werden nicht bestätigt. Dies vermeidet Retransmissionen von zeitkritischen Daten.

DLS

Direct Link Setup erlaubt direktes Station-zu-Station Frametransfer trotz Basisstation.

Siehe auch

WMM ist die Wi-Fi Alliance Wi-Fi Multimedia Spezifikation, die eine Untermenge von IEEE 802.11e ist.

Weblinks

Projektstatus beim IEEE