Komprese záhlaví statického kontextu - Static Context Header Compression

Komprese záhlaví statického kontextu (SCHC) je standardní mechanismus komprese a fragmentace definovaný v souboru Pracovní skupina IPv6 přes LPWAN na IETF. Nabízí kompresi a fragmentaci IPv6 /UDP /CoAP pakety umožňující jejich přenos přes internet Nízkoenergetické širokopásmové sítě (LPWAN).

Kompresní schéma přizpůsobené LPWAN

O LPWAN

Nízkoenergetická širokopásmová síť (LPWAN ) shromažďuje technologie připojení šité na míru Internet věcí (IoT) umožňující:

  • dálková komunikace (až 40 km),
  • velmi nízká spotřeba energie (na straně zařízení),
  • a energetická účinnost (pro sítě).

Kompromis pro dosažení těchto funkcí zahrnuje přísné omezení, pokud jde o propustnost a velikost paketu podporována.[1] LPWAN také přichází s omezeními na způsoby přenosu, protože z důvodu úspory baterie jsou zařízení většinu času v nečinnosti a probouzí se jen epizodicky, aby vysílaly a přijímaly data po krátkou dobu.

Výsledkem je, že LPWAN používá své specifické protokoly, každý přizpůsobený svým vlastním specifikům. A co je nejdůležitější, nemohou nést IPv6, který byl navržen tak, aby přidělil adresy miliardám zařízení připojených k internetu věcí.

Standardy komprese IETF

Na počátku dvacátých let vytvořila IETF první vlnu vyspělých standardů pro kompresi a fragmentaci:

  • RoHC (Robustní komprese záhlaví) v roce 2001,
  • a 6LoWPAN (IPv6 přes nízkoenergetické bezdrátové osobní sítě) v roce 2007.

Přesto tato kompresní schémata nemohou odpovídat specifikám LPWAN.[2][3][4]

SCHC sdružuje výhody kontextu RoHC, který poskytuje vysokou flexibilitu při zpracování polí, a operací 6LoWPAN, aby se zabránilo přechodu polí, která jsou známa na druhé straně.[4]

SCHC komprese

SCHC využívá výhod LPWAN charakteristiky (žádné směrování, vysoce předvídatelný formát provozu a obsah zpráv), abyste snížili režii na několik bajtů a ušetřili síťový provoz.

Komprese SCHC je založena na představě kontext. Kontext je sada pravidel, která popisuje komunikační kontext, což znamená záhlaví pole. Je sdílena a předem zajištěna jak v koncových zařízeních, tak v základní síti. „Statický kontext“ předpokládá, že se popis pravidla během přenosu nezmění. Díky tomuto mechanismu jsou hlavičky IPv6 / UDP ve většině případů redukovány na malý identifikátor.

Fragmentace SCHC

Pokud komprese nestačí, poskytuje SCHC fragmentační mechanismus, který funguje třemi různými způsoby:

No-Ack

V tomto režimu je paket SCHC rozdělen do několika fragmentů, které jsou slepě odeslány do přijímače, pokud přijímač zmeškal kterýkoli z paketů, nebude schopen znovu vytvořit odeslaný paket.

Ack-On-Error

V tomto režimu se používá koncept „oken“, okna mají předdefinovanou velikost, což umožňuje přijímači udržovat počet z toho, která okna nebo části oken byly přijaty, v okamžiku, kdy přijímač získá poslední fragment od odesílatele, který vypočítá které části paketů zmeškal, a odeslat zprávu s popisem odesílateli. Odesílatel poté inicializuje opakovaný přenos chybějících částí paketu.

Ack-Always

V režimu Ack-Always se používá stejný mechanismus opakovaného přenosu jako pro Ack-On-Error, až na to, že se to neprovádí na konci přenosu, ale pro každé okno.

Standardizační úsilí

Obecný rámec pro kompresi a fragmentaci statických kontextových záhlaví, RFC 8724 byla zveřejněna v dubnu 2020. Popisuje obecný rámec, který lze použít pro všechny LPWAN technologie a obecněji ve všech internetových sítích. Další práce je věnována definici standardního nastavení parametrů a provozních režimů pro optimalizaci výkonu SCHC podle implementovaných protokolů a základních technologií LPWAN:

Navíc k IETF, SCHC je přijímán ve společném normalizačním úsilí prováděném DLMS Sdružení uživatelů a LoRa Alliance pro inteligentní měření průmyslová odvětví.[5][6]

Viz také

  • LPWAN: Nízkoenergetické širokopásmové sítě
  • IPv6: Verze 6 internetového protokolu
  • 6LoWPAN: IPv6 přes nízkoenergetické bezdrátové osobní sítě
  • RoHC: Robustní komprese záhlaví
  • CoAP: Omezený aplikační protokol

Reference

  1. ^ „RFC 8376: Přehled Low-Power Wide Area Network (LPWAN). IETF. Květen 2018.
  2. ^ Sanchez-Gomez, Ježíš; Gallego-Madrid, Jorge; Sanchez-Iborra, Ramon; Santa, Jose; Skarmeta, Antonio F. (leden 2020). Sanchez-Iborra (ed.). „Dopad komprese a fragmentace SCHC v LPWAN: Případová studie s LoRaWAN“. Senzory 2020, 20 (1), 280. 20 (1): 280. doi:10,3390 / s20010280. PMC  6982818. PMID  31947852.
  3. ^ Gomez, Carles; Minaburo, Ana; Toutain, Laurent; Barthel, Dominique (říjen 2019). „IPv6 over LPWANs: connections Low Power Wide Area Networks to the Internet (of Things)“. Bezdrátová komunikace IEEE PP (99).
  4. ^ A b "Budování end-to-end sítě s IP přes LoRaWAN". LoRaWAN® umožňuje bezdrátové aplikace s velmi nízkou spotřebou energie (ebook). https://lora-alliance.org/resource-hub/ebook-lorawan-empowers-very-low-power-wireless-applications. 2019. str. 80–88. JAKO V  B081RPM4DK.
  5. ^ Rémi, Demerlé (červen 2020). „DLMS Over LoRaWAN®: co to je a proč je to důležité“.
  6. ^ „Byl oznámen první inteligentní elektroměr DLMS běžící přes LoRaWAN“. Smart Energy International. 29. října 2020.

Externí odkazy