Сжатие заголовка статического контекста - Static Context Header Compression

Сжатие заголовка статического контекста (SCHC) стандартный механизм сжатия и фрагментации, определенный в IPv6 over LPWAN рабочая группа на IETF. Он предлагает сжатие и фрагментацию IPv6 /UDP /CoAP пакеты, чтобы разрешить их передачу по Маломощные глобальные сети (LPWAN).

Схема сжатия адаптирована к LPWAN

О LPWAN

Глобальная сеть с низким энергопотреблением (LPWAN ) собирает технологии связи, адаптированные для Интернет вещей (IoT), что позволяет:

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

Компромисс для достижения этих функций включает в себя серьезные ограничения с точки зрения пропускная способность и размер пакета поддерживается.[1] Кроме того, LPWAN имеет ограничения на способы передачи, поскольку для экономии заряда батареи большую часть времени устройства бездействуют и просыпаются только эпизодически для передачи и приема данных в течение короткого временного окна.

В результате LPWAN используют свои специфические протоколы, каждый из которых адаптирован к своим особенностям. Самое главное, они не могут нести IPv6, который был разработан для распределения адресов миллиардам устройств, подключенных к IoT.

Стандарты сжатия IETF

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

  • RoHC (Надежное сжатие заголовков) в 2001 г.,
  • и 6LoWPAN (IPv6 по беспроводным персональным сетям с низким энергопотреблением) в 2007 году.

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

SCHC связывает преимущества контекста RoHC, который обеспечивает высокую гибкость в обработке полей, и операций 6LoWPAN, чтобы избежать передачи полей, которые известны другой стороне.[4]

Сжатие SCHC

SCHC использует преимущества LPWAN характеристики (отсутствие маршрутизации, хорошо предсказуемый формат трафика и содержание сообщений) для уменьшения накладных расходов до нескольких байтов и экономии сетевого трафика.

Сжатие SCHC основано на понятии контекст. Контекст - это набор правил, описывающих контекст коммуникации, то есть заголовок поля. Он используется совместно и предварительно предоставляется как на конечных устройствах, так и в базовой сети. «Статический контекст» предполагает, что описание правила не изменяется во время передачи. Благодаря этому механизму заголовки IPv6 / UDP в большинстве случаев сокращаются до небольшого идентификатора.

Фрагментация SCHC

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

Без подтверждения

В этом режиме пакет SCHC разделяется на несколько фрагментов, которые вслепую отправляются получателю. Если получатель пропустил какой-либо один пакет, он не сможет восстановить отправленный пакет.

Подтверждение ошибки

В этом режиме используется концепция «окон», окна имеют предопределенный размер, что позволяет получателю вести подсчет того, какие окна или части окон были получены, в момент, когда получатель получает последний фрагмент от отправителя, который он будет вычислять. какие части пакетов он пропустил, и отправить сообщение с описанием этого отправителю. Затем отправитель инициализирует повторную передачу отсутствующих частей пакета.

Ack-Always

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

Общая структура для сжатия и фрагментации заголовков статического контекста, RFC 8724 был опубликован в апреле 2020 года. В нем описывается общая структура, которая может использоваться на всех LPWAN технологий, и в более общем плане во всех сетях Интернет. Дополнительная работа посвящена определению стандартных настроек параметров и режимов работы для оптимизации производительности SCHC в соответствии с реализованными протоколами и базовыми технологиями LPWAN:

В добавок к IETF, SCHC внедряется в рамках совместных усилий по стандартизации, проводимых DLMS Ассоциация пользователей и LoRa Альянс для умный учет отрасли.[5][6]

Смотрите также

  • LPWAN: Глобальные сети с низким энергопотреблением
  • IPv6: Версия 6 Интернет-протокола
  • 6LoWPAN: IPv6 по беспроводным персональным сетям с низким энергопотреблением
  • RoHC: Надежное сжатие заголовков
  • CoAP: Протокол ограниченного приложения

Рекомендации

  1. ^ «RFC 8376: Обзор глобальной сети с низким энергопотреблением (LPWAN)». IETF. Май 2018.
  2. ^ Санчес-Гомес, Хесус; Гальего-Мадрид, Хорхе; Санчес-Иборра, Рамон; Санта, Хосе; Скармета, Антонио Ф. (январь 2020 г.). Санчес-Иборра (ред.). «Влияние сжатия и фрагментации SCHC в LPWAN: пример использования LoRaWAN». Датчики 2020, 20 (1), 280. 20 (1): 280. Дои:10,3390 / с20010280. ЧВК  6982818. PMID  31947852.
  3. ^ Гомес, Карлес; Минабуро, Ана; Тутен, Лоран; Бартель, Доминик (октябрь 2019 г.). «IPv6 через LPWAN: подключение глобальных сетей с низким энергопотреблением к Интернету (вещей)». Беспроводная связь IEEE PP (99).
  4. ^ а б «Построение сквозной сети с IP через LoRaWAN». LoRaWAN® расширяет возможности беспроводных приложений с очень низким энергопотреблением (электронная книга). https://lora-alliance.org/resource-hub/ebook-lorawan-empowers-very-low-power-wireless-applications. 2019. С. 80–88. КАК В  B081RPM4DK.
  5. ^ Реми, Демерле (июнь 2020 г.). «DLMS через LoRaWAN®: что это такое и почему это важно».
  6. ^ «Объявлен первый интеллектуальный электросчетчик DLMS, работающий через LoRaWAN». Smart Energy International. 29 октября 2020 г.

Внешняя ссылка