Inter Frame Spacing
Abkürzung: IFS
IFS bezeichnet die Wartezeiten, die eine WLAN-Station nach dem Ende einer Übertragung einhalten muss, bevor sie selbst senden darf. Über die Länge dieser Pausen wird im WLAN priorisiert — wer kürzer wartet, kommt zuerst an die Reihe.
Priorisierung durch Wartezeit
Beim Zugriffsverfahren CSMA/CA darf eine Station nur senden, wenn der Kanal frei ist. Entscheidend ist aber nicht nur ob, sondern wie lange er frei sein muss.
Daraus entsteht ein einfacher und wirksamer Vorrang: Die Übertragung, die nur eine kurze Pause abwarten muss, ist auf dem Kanal, bevor eine Station mit längerer Pause überhaupt zu zählen beginnt. Es braucht keinen Scheduler und keine Aushandlung — die Reihenfolge ergibt sich aus der Zeit.
So bekommen Bestätigungen und Antworten, die zu einer laufenden Übertragung gehören, zuverlässig Vorrang gegenüber neuen Übertragungen. Ein ACK kann nicht dadurch verlorengehen, dass eine dritte Station dazwischenfunkt.
Die Zeitwerte
Alle IFS-Arten leiten sich aus zwei Grundgrößen ab: der kürzesten Pause SIFS und der Slot Time, der Länge einer Zeitscheibe. Beide hängen vom verwendeten PHY ab:
| DSSS (2,4 GHz) | OFDM (5 GHz) | |
|---|---|---|
| SIFS | 10 µs | 16 µs |
| Slot Time | 20 µs | 9 µs |
| DIFS | 50 µs | 34 µs |
Die Werte stehen nicht beliebig fest, sondern ergeben sich aus der Hardware: SIFS muss reichen, damit ein Empfänger vom Empfangen aufs Senden umschaltet und das Signal verarbeitet hat. Die Slot Time muss die Laufzeit über die maximale Funkstrecke abdecken, damit eine Station rechtzeitig merkt, dass eine andere begonnen hat.
Die Arten im Überblick
| IFS | Länge | Verwendung |
|---|---|---|
| SIFS | kürzeste | ACK, CTS, Fragmentfolgen |
| PIFS | SIFS + 1 Slot | zentral koordinierter Zugriff |
| DIFS | SIFS + 2 Slots | normaler Zugriff (DCF) |
| AIFS | SIFS + n Slots | priorisierter Zugriff (EDCA) |
| EIFS | deutlich länger | nach einem fehlerhaft empfangenen Frame |
EIFS ist der Sonderfall: Hat eine Station einen Frame empfangen, aber nicht entschlüsseln können, weiß sie nicht, wie lange der Kanal noch belegt sein wird — denn die Dauerangabe im Header war ebenfalls unlesbar. Sie wartet deshalb vorsorglich so lange, wie eine vollständige Übertragung samt Bestätigung dauern würde.
AIFS und die Verkehrsklassen
Mit der QoS-Erweiterung des WLAN wurde die feste Wartezeit DIFS durch eine klassenabhängige ersetzt. Vier Zugangskategorien — Sprache, Video, Best Effort, Hintergrund — erhalten unterschiedliche Vielfache der Slot Time als Wartezeit, dazu unterschiedliche Fenster für den Backoff.
Sprache wartet am kürzesten und gewinnt damit statistisch den Zugriff; Hintergrundverkehr wartet am längsten. Das ist die ganze Mechanik hinter der WLAN-Priorisierung: keine Reservierung, nur unterschiedlich lange Pausen.
Für die Praxis folgt daraus eine Einschränkung, die oft übersehen wird: Priorisierung im WLAN wirkt nur innerhalb der eigenen Zelle. Fremde Netze auf demselben Kanal halten sich an dieselben Regeln, aber mit ihren eigenen Klassen — und können die eigene Sprachpriorität nicht beachten, weil sie sie nicht kennen.
Abgrenzung
SIFS und DIFS sind die beiden wichtigsten Einzelwerte und in eigenen Artikeln beschrieben.
CSMA/CA ist das Verfahren, in dem diese Zeiten wirken; dort stehen Backoff und das Problem der verdeckten Station.
Die Slot Time ist die zweite Grundgröße neben SIFS und bestimmt die Schrittweite des Backoff.
Der WLAN-Durchsatz liegt unter der Nennrate, und diese Pausen sind einer der Gründe dafür.
Quellen
- IEEE Std 802.11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer Specifications
- IEEE Std 802.11, Abschnitt zur Enhanced Distributed Channel Access (EDCA)