ETSI EN 301 893

Die europäische Kommission regelt den 5 GHz Bereich europaweit einheitlich neu

Im Zuge der europäischen Harmonisierung von technischen Standards hat die europäische Kommission beschlossen, die technischen Spezifikationen für Funknetzwerke nach IEEE 802.11a bzw. 802.11h zu vereinheitlichen.

Die wichtigsten Neuerungen betreffen die einheitliche Vergabe von Frequenzen und Sendeleistungen auf den einzelnen Subbändern. Aber auch im Bereich der dynamischen Frequenzwahl (DFS) gibt es bedeutende Änderungen.

Sendeleistungen

1. Für Subband 1a¹ (5150 bis 5250 MHz) wird eine maximale Sendeleistung EIRP von 23 dBm (200 mW) festgelegt. In diesem Subband wird die Transmission Power Control (TPC) nicht zwingend vorgeschrieben. Sofern TPC unterstützt wird, ist die untere Grenze des Regelbereiches von TPC auf maximal 17 dBm (50 mW) festgelegt, als obere Grenze gelten 23 dBm (200 mW). Eine Unterschreitung dieser Grenzwerte ist zulässig.
2. Für Subband 1b¹ (5250 bis 5350 MHz) wird eine maximale Sendeleistung EIRP von 23 dBm (200 mW) festgelegt. In diesem Subband wird die Transmission Power Control (TPC) nicht zwingend vorgeschrieben. Die untere Grenze des Regelbereiches von TPC beträgt maximal 17 dBm (50 mW), als obere Grenze gelten 23 dBm (200 mW). Wird TPC nicht unterstützt so beträgt die maximale Sendeleistung EIRP 20 dBm (100 mW). Eine Unterschreitung dieser Grenzwerte ist zulässig.
3. Für Subband 2 (5470 bis 5725 MHz) wird eine maximale Sendeleistung EIRP von 30 dBm (1000 mW) festgelegt. In diesem Subband wird die Transmission Power Control (TPC) nicht zwingend vorgeschrieben. Die untere Grenze des Regelbereiches von TPC beträgt maximal 24 dBm (250 mW), als obere Grenze gelten 30 dBm (1000 mW). Wird TPC nicht unterstützt so beträgt die maximale Sendeleitung EIRP 27 dBm (500 mW). Eine Unterschreitung dieser Grenzwerte ist zulässig.
4. Subband 3 wird im Geltungsbereich dieser Richtlinie nicht freigegeben.

¹ Anmerkung: Die Bezeichnungen 1a und 1b sind eine Unterteilung des Autors dieser Website und entstammen nicht der Norm ETSI 301 893. Diese Einteilung wurde deshalb notwendig, da in der Norm ETSI 301 893 nicht länger von den bekannten Subbändern 1, 2 und 3 gesprochen wird sondern von neu aufgeteilten Frequenzbereichen. Die Aufteilung in 1a und 1b lehnt sich folglich an den zugrunde liegenden Standard IEEE 802.11a an.

Dynamische Frequenzwahl (DFS)

Die dynamische Frequenzwahl (DFS) soll dafür Sorge tragen, daß WLAN im 5 GHz Band als sogenannter Sekundärnutzer sofort "Platz macht" wenn sich einer der Primärnutzer (z.B. Radar) bemerkbar macht. Folgende Bestimmungen der Norm ETSI 301 893 betreffen die dynamische Frequenzwahl (DFS). Es wird hier prinzipiell noch zwischen DFS und spezieller Radarerkennung (RD) unterschieden.

1. DFS und RD werden für alle Kanäle in Subband 1b (5250 bis 5350 MHz) und Subband 2 (5470 bis 5725 MHz) zwingend vorgeschrieben. In Subband 1a (5150 bis 5250 MHz) werden DFS und RD nicht vorgeschrieben, sind jedoch zur Verwendung freigegeben.
2. Im Startzustand (sprich Bootvorgang) sind sämtliche Kanäle im 5 GHz Bereich als nicht verfügbar definiert.
3. Das Master-Gerät (sprich Access Point) wählt im festgelegten Subband nach dem Zufallsprinzip einen Kanal aus.
4. Vor der Verwendung des willkürlich ausgewählten Kanals ist vom Master-Gerät ein Channel Availability Check (CAC). durchzuführen. Dieser besteht darin, die gewählte Frequenz nach typischen Erkennungsmustern von Primärnutzern zu untersuchen (sprich Radar-Scan). Dieser CAC ist für eine Dauer von mindestens 60 Sekunden durchzuführen. In dieser Zeit darf der gewählte Kanal nicht zum Senden verwendet werden.
5. Erkennt das Master-Gerät während des CAC einen Primärnutzer, so ist der Kanal sofort zu wechseln und ein erneuter CAC von mindestens 60 Sekunden durchzuführen. Der Kanal, auf dem ein Primärnutzer entdeckt wurde ist für 24 Stunden als nicht verfügbar zu kennzeichnen und darf während dieser 24 Stunden in keinem Fall wieder verwendet werden.
6. Erkennt das Master-Gerät während des CAC keinen Primärnutzer, so kann es nach Ablauf der 60 Sekunden ein Signal an alle Slave-Geräte schicken und damit signalisieren daß der Regelbetrieb aufgenommen werden kann. Der Kanal wird für längstens 24 Stunden als verfügbar markiert. Nach Ablauf dieser 24 Stunden ist ein erneuter CAC durchzuführen.
7. Das Slave-Gerät hat während des CAC im "Lausch-Modus" zu verbleiben. Erst nachdem vom Master-Gerät das Signal zum Regelbetrieb übermittelt wird darf das Slave-Gerät den Sendebetrieb aufnehmen.
8. Während des Regelbetriebs haben sowohl Master- als auch Slave-Gerät eine kontinuierliche Überwachung (In-Service Monitoring) des Kanals auf Primärnutzer durchzuführen. Wird vom Slave-Gerät ein Primärnutzer erkannt, so hat es den Sendebetrieb sofort einzustellen und auf das Signal des Master-Gerätes zur Aufnahme des Regelbetriebs zu warten. Erkennt das Master-Gerät während des Regelbetriebs einen Primärnutzer, so hat es sofort den Kanal zu wechseln und einen CAC durchzuführen.
9. Das Slave-Gerät darf nicht eigenmächtig den Sendebetrieb auf einem Kanal aufnehmen. Beendet das Master-Gerät z.B. die Verwendung eines Kanals aufgrund einer Radar-Erkennung, so hat das Slave-Gerät im "Lausch-Modus" zu verbleiben bis das Master-Gerät das Signal zur Aufnahme des Regelbetriebs sendet.

Kommentar

In Punkt 6 wird die ganze Problematik der neuen dynamischen Frequenzwahl (DFS) sichtbar. Da ein Kanal längstens für 24 Stunden als verfügbar markiert werden darf, erfolgt praktisch alle 24 Stunden ein Shutdown des WLAN-Links für mindestens 60 Sekunden. Dies bedeutet besonders für die semiprofessionellen Linkstrecken einen bedeutenden Verlust an Verfügbarkeit. Umgerechnet bedeutet dies eine Nichtverfügbarkeit der Linkstrecke für rund 6 Stunden pro Jahr allein aufgrund dieser Festlegung in der Norm ETSI EN 301 893. Sind z.B. topographisch bedingt mehrere Linkstrecken nacheinander geschaltet so addieren sich diese Ausfallzeiten. Schließlich läßt sich der Shutdown nicht so präzise timen daß sämtliche Linkstrecken zur selben Zeit heruntergefahren werden.

Immerhin ist nicht festgelegt wann genau der Shutdown zu erfolgen hat. Man kann also z.B. den Shutdown in die frühen Morgenstunden verlegen oder wann auch immer die geringste Auslastung der Linkstrecke zu erwarten ist.

Eine sehr wichtige Frage dreht sich derzeit um den Bestandsschutz existierender Linkstrecken. Darüber gibt es unterschiedliche Aussagen und es liegt noch keine verbindliche Aussage der europäschen Kommission vor. Derzeit erstreckt sich die Norm ETSI EN 301 893 auf alle WLAN-Geräte nach IEEE 802.11a bzw 802.11h die ab dem 01. Januar 2006 verkauft werden. Demnach sollte für bestehende Anlagen ein Bestansdschutz gelten. Wie die Sache jedoch aussieht in Bezug auf Firmware-Updates ist schwer zu sagen und hängt vom jeweiligen Hersteller ab. Es ist jedoch anzunehmen daß alle künftigen Firmware-Versionen ausschließlich nach ETSI EN 301 893 gefertigt werden.

Sicher wird sich jetzt der geneigte Leser fragen, wem er denn diese höchst nutzbringende Neuerung zu verdanken hat. Nun, diesmal sind es wohl nicht die Bürokraten in Brüssel gewesen. Vielmehr sind die Urheber in den Kreisen des deutschen und französischen Militärs zu suchen. Diese betreiben anscheinend noch in stärkerem Umfang Radar-Anwendungen im 5-GHz-Bereich. Moderne Radar-Anwendungen arbeiten inzwischen in deutlich höheren Frequenzbereichen.

Update zum DFS - Februar 2009

Nach neuerer Lesart der Norm EN 301 893 wird nun nicht mehr ein rein passiver Kanalscan als erforderlich angesehen. Es genügt somit ein Just-in-Time-Scan während des laufenden Betriebs. Daher ist nun nicht mehr zwingend ein Linkdown nach 24 Stunden erforderlich.

Die Norm selbst wurde diesbezüglich nicht angepasst. Hier haben sich die Regulierer anscheinend schlicht dem Druck der Hersteller beugen müssen. Einzelne Hersteller preschten vor und warben offen mit 5 GHz WLAN ohne 24 Stunden Zwangstrennung. Andere Hersteller sahen sich benachteiligt und drängten die Regulierer zu einer liberaleren Auslegung der EN 301 893.

Literaturverweis

1. Die vorläufige Fassung der Norm ETSI 301 893 (PDF, 1.2 MB, vom European Telecommunications Standards Institute)