Сжатие заголовка статического контекста

Сжатие заголовка статического контекста (SCHC) — это стандартный механизм сжатия и фрагментации, определенный в рабочей группе IPv6 по LPWAN в IETF . Он обеспечивает сжатие и фрагментацию пакетов IPv6 / UDP / CoAP для обеспечения их передачи по сетям с низким энергопотреблением (LPWAN) .

Схема сжатия, адаптированная под LPWAN

О LPWAN

Глобальная сеть с низким энергопотреблением ( LPWAN ) объединяет технологии связи, разработанные для Интернета вещей (IoT), что позволяет:

  • дальняя связь (до 40 км),
  • очень низкое потребление энергии (со стороны устройства),
  • и энергоэффективность (для сетей).

Компромисс для достижения этих функций включает в себя серьезные ограничения с точки зрения пропускной способности и размера поддерживаемых пакетов. [1] Кроме того, LPWAN имеет ограничения по модальностям передачи, поскольку в целях экономии заряда батареи устройства большую часть времени находятся в состоянии покоя и просыпаются только эпизодически для передачи и приема данных в течение короткого временного окна.

В результате LPWAN используют свои собственные протоколы, каждый из которых адаптирован к своей специфике. Самое главное, они не могут переносить IPv6 , который был разработан для выделения адресов миллиардам подключенных устройств IoT.

Стандарты сжатия IETF

В начале 2000-х годов IETF разработала первую волну зрелых стандартов сжатия и фрагментации:

  • RoHC (Надежное сжатие заголовков) в 2001 году,
  • и 6LoWPAN (IPv6 через маломощные беспроводные персональные сети) в 2007 году.

Однако эти схемы сжатия не могут соответствовать специфике LPWAN. [2] [3] [4]

SCHC объединяет преимущества контекста RoHC, который обеспечивает высокую гибкость в обработке полей, и операций 6LoWPAN, позволяющих избежать транзитных полей, известных другой стороне. [4]

компрессия SCHC

SCHC использует преимущества характеристик LPWAN (отсутствие маршрутизации, высоко предсказуемый формат трафика и содержание сообщений), чтобы сократить накладные расходы до нескольких байтов и сэкономить сетевой трафик.

Сжатие SCHC основано на понятии контекста . Контекст — это набор правил, описывающих контекст связи, то есть поля заголовка . Он является общим и предварительно подготовлен как на конечных устройствах, так и в базовой сети. «Статический контекст» предполагает, что описание правила не меняется во время передачи. Благодаря этому механизму заголовки IPv6/UDP в большинстве случаев сводятся к небольшому идентификатору.

фрагментация SCHC

Когда сжатия недостаточно, SCHC предоставляет механизм фрагментации, который работает тремя различными способами:

Нет-Ack

В этом режиме пакет SCHC разделяется на несколько фрагментов, которые вслепую отправляются получателю. Если получатель пропустит хотя бы один пакет, он не сможет восстановить отправленный пакет.

Подтверждение при ошибке

В этом режиме используется концепция «окон», окна имеют предопределенный размер, что позволяет получателю вести подсчет полученных окон или частей окон, в момент получения получателем последнего фрагмента от отправителя он вычисляет, какие части пакетов он пропустил, и отправляет отправителю сообщение с описанием этого. Затем отправитель инициализирует повторную передачу пропущенных частей пакета.

Подтверждаю всегда

В режиме Ack-Always используется тот же механизм повторной передачи, что и для Ack-On-Error, за исключением того, что он выполняется не в конце передачи, а для каждого окна.

Усилия по стандартизации

В апреле 2020 года была опубликована общая структура для сжатия и фрагментации заголовков статического контекста (RFC 8724). В ней описывается общая структура, которую можно использовать во всех технологиях LPWAN и, в более общем плане, во всех сетях Интернета.

Дополнительная работа посвящена определению стандартных настроек параметров и режимов работы для оптимизации производительности SCHC в соответствии с реализованными протоколами и базовыми технологиями LPWAN:  

  • RFC 9011: SCHC через LoRaWAN
  • RFC 8824: SCHC для CoAP
  • RFC 9363: Модель данных YANG для SCHC
  • RFC 9391: SCHC через NB-IoT
  • SCHC через Sigfox
  • SCHC в сетях IEEE 802.15.4
  • OAM для LPWAN с использованием SCHC

17 мая 2022 года LoRa Alliance (глобальная ассоциация компаний, поддерживающих открытый стандарт LoRaWAN® для маломощных сетей Интернета вещей) объявила, что LoRaWAN теперь без проблем поддерживает протокол Интернета версии 6 (IPv6) от начала до конца. [5] Расширяя спектр решений «устройство-приложение» с помощью IPv6, адресуемый рынок Интернета вещей LoRaWAN также расширяется, включая стандарты на основе Интернета, необходимые для интеллектуального учета электроэнергии, и новые приложения в интеллектуальных зданиях, отраслях, логистике и домах. Альянс выпустил техническую спецификацию TS 10–1.0.0, чтобы объяснить, как использовать SCHC в качестве уровня адаптации, чтобы позволить конечным устройствам LoRaWAN использовать стеки на основе IPv6 через LoRaWAN [6] и расширяет свою программу сертификации, включив SCHC через LoRaWAN®, поддерживающие решения IPv6. [7]

Кроме того, SCHC принимается в рамках совместных усилий по стандартизации, проводимых Ассоциацией пользователей DLMS и Альянсом LoRa для отраслей интеллектуального учета . [8] [9]

Смотрите также

  • LPWAN : Маломощные глобальные сети
  • IPv6 : версия 6 интернет-протокола
  • 6LoWPAN : IPv6 через маломощные беспроводные персональные сети
  • RoHC : надежное сжатие заголовков
  • CoAP : протокол ограниченного применения

Ссылки

  1. ^ Фаррелл, Стивен (май 2018 г.). «RFC 8376: Обзор маломощной широкополосной сети (LPWAN)». IETF .
  2. ^ Санчес-Гомес, Иисус; Гальего-Мадрид, Хорхе; Санчес-Иборра, Рамон; Санта, Хосе; Скармета, Антонио Ф. (январь 2020 г.). Санчес-Иборра (ред.). «Влияние сжатия и фрагментации SCHC в LPWAN: исследование случая с LoRaWAN». Датчики . 20 (1): 280. Bibcode : 2020Senso..20..280S. doi : 10.3390/s20010280 . PMC 6982818. PMID  31947852 . 
  3. ^ Гомес, Карлес; Минабуро, Ана; Тутен, Лоран; Бартель, Доминик (октябрь 2019 г.). «IPv6 через LPWAN: подключение маломощных глобальных сетей к Интернету (вещей)». IEEE Wireless Communications . 27 : 206–213. doi : 10.1109/MWC.001.1900215. hdl : 2117/185281 . S2CID  212649280.
  4. ^ ab "Создание сквозной сети с IP через LoRaWAN". LoRaWAN® расширяет возможности беспроводных приложений с очень низким энергопотреблением (электронная книга). 2019. стр. 80–88. ASIN  B081RPM4DK.
  5. ^ LoRa Alliance® (2022-05-17). "LoRa Alliance® запускает IPv6 через LoRaWAN®; открывает широкий спектр новых рынков для LoRaWAN". LoRa Alliance® . Получено 2022-07-12 .
  6. ^ "TS010-1.0.0 IPv6 Adaptation Layer". resources.lora-alliance.org . 6 мая 2022 г. Получено 2022-07-12 .
  7. ^ Хинц, Брук (28.11.2022). "LoRa Alliance® расширяет программу сертификации, чтобы включить SCHC через LoRaWAN®, обеспечивая решения IPv6". LoRa Alliance® . Получено 09.01.2023 .
  8. ^ Реми, Демерле (июнь 2020 г.). «DLMS через LoRaWAN®: что это такое и почему это важно».
  9. ^ "Анонсирован первый интеллектуальный электросчетчик DLMS, работающий через LoRaWAN". Smart Energy International . 29 октября 2020 г.
  • Рабочая группа IPv6 по сетям малой мощности (LPWAN) в IETF
  • RFC 8724 – SCHC: Общая структура для сжатия и фрагментации заголовков статического контекста
  • RFC 9011 – SCHC через LoRaWAN
  • RFC 8824 – SCHC для CoAP
  • RFC 9363 – Модель данных YANG для SCHC
  • RFC 8376 – Обзор маломощной глобальной сети (LPWAN)
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Static_Context_Header_Compression&oldid=1183964952"