Dynamic Frequency Selection (DFS)

Beim für 5‑GHz-WLANs geforderten DFS-Verfahren (Dynamic Frequency Selection) wählt das Gerät automatisch eine freie Frequenz, um z. B. Radaranlagen nicht zu stören. Die Signale von Wetter-Radarstationen waren jedoch manchmal nicht sicher zu erkennen.

Die europäische Kommission forderte daher in Ergänzung zu den Standards ETSI EN 301 893 V1.3.1 und ETSI EN 301 893 V1.4.1, im Unterband 2 des 5‑GHz-Bandes drei Kanäle (120, 124 und 128) auszusparen und solange nicht für die automatische Kanalwahl zu verwenden, bis Verfahren zur Erkennung der Wetter-Radar-Signaturen zur Verfügung stehen. Man bezeichnete die Version EN 301 893 V1.3 und EN 301 893 V1.4 kurz als "DFS-2".

Mitte 2010 trat die neue Version ETSI EN 301 893 V1.5.1 in Kraft, die einige Veränderungen für die Nutzung von WLAN-Frequenzen in den Bereichen 5,25 - 5,35 GHz und 5,47 - 5,725 GHz mit sich brachte. Die neue Version 1.5.1 regelte das DFS-Verfahren für diese Frequenzbereiche, um Radarstationen vor dem Einfluss durch WLAN-Systeme zu schützen. Bei der Erkennung von bestimmten Mustern in den empfangenen Funksignalen können seitdem WLAN-Systeme mit Hilfe von DFS die Radarstationen erkennen und einen automatischen Wechsel der verwendeten Kanäle durchführen. Im Unterschied zu den bisherigen Regelungen bezeichnete man die aktualisierte DFS-Version nach EN 301 893-V1.5 kurz als "DFS-3".

Generell bestimmen die Werte Pulsrate, Pulsbreite und Anzahl der Pulse ein Pulsmuster. Die bisherigen DFS-Verfahren gaben vor, nur feste Radarmuster zu prüfen, die durch definierte Kombinationen verschiedener Pulsraten und Pulsbreiten im WLAN-Gerät hinterlegt waren. Nach DFS-3 konnte das Gerät nun auch Muster aus wechselnden Pulsraten und Pulsbreiten als Radarmuster erkennen. Außerdem konnten innerhalb eines Radarsignals zwei oder drei unterschiedliche Pulsraten verwendet werden.

Am 01.01.2013 endete die Gültigkeit der Version ETSI EN 301 893 V1.5.1 (DFS-3). Danach galt die neue Version ETSI EN 301 893 V1.6.1 (kurz "DFS-4"), die auch kürzere Radarimpulse erkennt.

Am 31.12.2014 endete die Gültigkeit der Version ETSI EN 301 893 V1.6.1 (DFS-4). Danach gilt die neue Version ETSI EN 301 893 V1.7.1 (kurz "DFS-5"), die einige Änderungen bzgl. der Signalstärke mit sich brachte. Seitdem gab es mehrere weitere Revisionen dieses Standards.

Wichtig: Für die Erkennung von Wetterradaren (Kanäle 120, 124 und 128 im Frequenzbereich 5,6 - 5,65 MHz) gelten besondere Nutzungsbedingungen. Die DFS-Implementierung im LCOS unterstützt die verschärften Erkennungsbedingungen nicht. Deshalb werden diese drei Kanäle von neueren LCOS-Versionen ausgespart.

Arbeitsweise

Nach dem Einschalten oder Booten wählt das Gerät aus den (z. B. aufgrund der Ländereinstellungen) verfügbaren Kanälen einen zufälligen Kanal aus und prüft, ob es auf diesem Kanal ein Radarsignal findet und ob auf diesem Kanal schon ein anderes WLAN arbeitet. Diesen Scan-Vorgang wiederholt es solange, bis es einen radarfreien Kanal mit möglichst wenig anderen Netzwerken findet. Anschließend wird der gewählte Kanal erneut für 60 Sekunden beobachtet, um evtl. auftretende Radarsignale sicher auszuschließen. Die Datenübertragung kann daher durch diesen Scan-Vorgang und die erneute Suche eines freien Kanals für 60 Sekunden unterbrochen werden.

Um diese Pausen in der Datenübertragung bei jedem Kanalwechsel zu verhindern, verlegt ein Gerät den Scanvorgang vor die Auswahl eines konkreten Kanals. Die Informationen über die gescannten Kanäle werden in einer internen Datenbank gespeichert:

Wurde auf dem Kanal ein Radarsignal gefunden?
Wieviele andere Netzwerke wurden auf dem Kanal gefunden?

Mit Hilfe dieser Datenbank wählt der AP einen Kanal aus einer Liste der radarfreien Kanäle mit der geringsten Anzahl an anderen Netzwerken aus (das ist der Betriebskanal). Nach der Auswahl eines Kanals kann die Datenübertragung dann sofort ohne weitere Wartezeit beginnen.

Die "Blacklist" dieser Datenbank speichert die Kanäle, die aufgrund der gefundenen Radarsignale geblockt werden. Diese Einträge verschwinden nach jeweils 30 Minuten aus der Liste, um die Informationen ständig auf dem aktuellen Stand zu halten.
Die "Whitelist" der Datenbank speichert die Kanäle, auf denen kein Radarsignal gefunden wurde. Diese Einträge bleiben für die nächsten 24 Stunden gültig, können aber zwischenzeitlich beim Auftreten eines Radarsignals durch einen Eintrag in der Blacklist überschrieben werden.

Standardmäßig nutzt der AP dauerhaft den Kanal, der beim ersten Scan als Betriebskanal gewählt wurde. Die Verbindungen können beliebig lange auf dem vom DFS-Algorithmus gewählten Kanal bestehen bleiben, bis entweder ein Radarsignal erkannt wird oder die Funkzelle neu gestartet wird (z. B. bedingt durch Umkonfigurieren des Geräts, Firmware-Upload oder einen Neustart).

Ein erneuter 60-Sekunden-Scanvorgang ist unter den folgenden Voraussetzungen notwendig:

Das Gerät wird eingeschaltet oder kalt gestartet. In diesem Fall ist die Datenbank leer, das Gerät kann nicht aus der Whitelist die bevorzugten Kanäle auswählen. Es ist ein Scanvorgang erforderlich.
Innerhalb der ersten 24 Stunden nach dem Scanvorgang wird ein Kanalwechsel notwendig durch ein Radarsignal in der Reichweite des APs. In diesem Fall verfügt der AP über Alternativen in der Whitelist – er kann also den eingebuchten WLAN-Clients bzw. den P2P-Partnern den neuen Betriebskanal mitteilen und dann auf diesen Kanal wechseln. Die Dauer für diesen Vorgang liegt im Sekundenbereich, der Wechsel kann als unterbrechungsfrei angesehen werden.
Das Gerät ist seit 24 Stunden in Betrieb, erst dann wird ein neuer Kanalscan notwendig. Die Einträge in der Whitelist sind aus der Datenbank "herausgealtert", der AP hat keinen alternativen Kanal, den er direkt als Betriebskanal nutzen könnte. In diesem Fall muss die Datenbank durch einen Scanvorgang neu gefüllt werden, es kommt zu einer einminütigen Unterbrechung des WLAN-Betriebs.

Anmerkung: Grundsätzlich ist der Betreiber des WLANs zuständig für die Einhaltung der ETSI-Regelungen. LANCOM empfiehlt daher den zeitnahen Umstieg auf eine Firmware-Version mit aktueller DFS-Unterstützung.