Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Сжатие статического заголовка контекста (SCHC) - это стандартный механизм сжатия и фрагментации, определенный в рабочей группе IPv6 over LPWAN в IETF . Он предлагает сжатие и фрагментацию пакетов IPv6 / UDP / CoAP , чтобы обеспечить их передачу по маломощным глобальным сетям (LPWAN) .

Схема сжатия адаптирована к LPWAN [ править ]

О LPWAN [ править ]

Глобальная сеть с низким энергопотреблением ( LPWAN ) объединяет технологии подключения, адаптированные для Интернета 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 поддерживаемой пропускной способности и размера пакета. [1] Кроме того, LPWAN имеет ограничения на способы передачи, поскольку для экономии заряда батареи большую часть времени устройства бездействуют и выходят из спящего режима только эпизодически для передачи и приема данных в течение короткого временного окна.

В результате LPWAN используют свои специфические протоколы, каждый из которых адаптирован к своей специфике. Что наиболее важно, они не могут передавать IPv6 , который был разработан для распределения адресов миллиардам устройств, подключенных к IoT.

Стандарты сжатия IETF [ править ]

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

  • RoHC (надежное сжатие заголовков) в 2001 г.,
  • и 6LoWPAN (IPv6 через маломощные беспроводные персональные сети) 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 [ править ]

SCHC использует характеристики LPWAN (отсутствие маршрутизации, хорошо предсказуемый формат трафика и содержимое сообщений), чтобы уменьшить 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 изменяется во время передачи. Благодаря этому механизму заголовки IPv6 / UDP в большинстве случаев сокращаются до небольшого идентификатора.

Фрагментация SCHC [ править ]

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

No-Ack [ править ]

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.

Ack-On-Error [ править ]

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 [ править ]

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

Усилия по стандартизации [ править ]

Общая структура для сжатия и фрагментации заголовков статического контекста, RFC 8724 , была опубликована в апреле 2020 года. В ней описывается общая структура, которая может использоваться во всех технологиях LPWAN и в целом 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:  

  • SCHC через LoRaWAN
  • SCHC через NB-IoT
  • SCHC через Sigfox
  • LPWAN SCHC для CoAP
  • OAM для LPWAN с использованием SCHC
  • Модель данных для SCHC

В дополнение к IETF , SCHC внедряется в совместных усилиях по стандартизации, проводимых Ассоциацией пользователей DLMS и Альянсом LoRa для индустрии интеллектуальных измерений . [5] [6]

См. Также [ править ]

  • 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

Ссылки [ править ]

  1. ^ «RFC 8376: Обзор маломощной глобальной сети (LPWAN)» . IETF . Май 2018.
  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: пример использования LoRaWAN» . Датчики . 20 (1): 280. DOI : 10,3390 / s20010280 . PMC 6982818 . PMID 31947852 .  
  3. ^ Гомес, Карлес; Минабуро, Ана; Тутен, Лоран; Бартель, Доминик (октябрь 2019 г.). «IPv6 поверх LPWAN: подключение глобальных сетей с низким энергопотреблением к Интернету (вещей)» . IEEE Wireless Communications PP (99) .
  4. ^ a b «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. ASIN B081RPM4DK . 
  5. ^ Рэми, Demerlé (июнь 2020). «DLMS через LoRaWAN®: что это такое и почему это важно» .
  6. ^ "Объявлен первый умный электросчетчик DLMS, работающий через LoRaWAN" . Smart Energy International . 29 октября 2020 г.

Внешние ссылки [ править ]

  • IPv6 по глобальным сетям с низким энергопотреблением (LPWAN), рабочая группа IETF
  • RFC 8724 - SCHC: Generic Framework для сжатия и фрагментации заголовков статического контекста
  • RFC 8376 - Обзор глобальной сети с низким энергопотреблением (LPWAN)