La compresión de encabezado de contexto estático (SCHC) es un mecanismo de fragmentación y compresión estándar definido en el grupo de trabajo IPv6 sobre LPWAN en el IETF . Ofrece compresión y fragmentación de paquetes IPv6 / UDP / CoAP para permitir su transmisión a través de redes de área amplia de bajo consumo (LPWAN) .
Esquema de compresión adaptado a LPWAN
Sobre LPWAN
La red de área amplia de bajo consumo ( LPWAN ) reúne las tecnologías de conectividad adaptadas al Internet de las cosas (IoT), lo que permite:
- comunicación de largo alcance (hasta 40 km),
- muy bajo consumo de energía (en el lado del dispositivo),
- y eficiencia energética (para redes).
La compensación para lograr estas características incluye una limitación severa en términos de rendimiento y tamaño de paquete admitido. [1] Además, LPWAN viene con limitaciones en las modalidades de transmisión ya que, para ahorrar batería, los dispositivos permanecen inactivos la mayor parte del tiempo y se despiertan solo de forma episódica para transmitir y recibir datos durante un breve período de tiempo.
Como resultado, la LPWAN utiliza sus protocolos específicos, cada uno adaptado a sus propias especificidades. Lo más importante es que no pueden transportar IPv6 , que fue diseñado para asignar direcciones a los miles de millones de dispositivos conectados a IoT.
Estándares de compresión IETF
A principios de la década de 2000, el IETF produjo la primera ola de estándares maduros para compresión y fragmentación:
- RoHC (Robust Header Compression) en 2001,
- y 6LoWPAN (IPv6 sobre redes de área personal inalámbricas de bajo consumo) en 2007.
Sin embargo, estos esquemas de compresión no pueden ajustarse a las especificidades de LPWAN. [2] [3] [4]
SCHC asocia los beneficios del contexto RoHC, que proporciona una alta flexibilidad en el procesamiento de campos, y de las operaciones 6LoWPAN para evitar el tránsito de campos que son conocidos por el otro lado. [4]
Compresión SCHC
SCHC aprovecha las características LPWAN (sin enrutamiento, formato de tráfico altamente predecible y contenido de mensajes) para reducir la sobrecarga a unos pocos bytes y ahorrar tráfico de red.
La compresión SCHC se basa en la noción de contexto . Un contexto es un conjunto de reglas que describe el contexto de comunicación, es decir, los campos de encabezado . Se comparte y se aprovisiona previamente tanto en los dispositivos finales como en la red central. El "contexto estático" asume que la descripción de la regla no cambia durante la transmisión. Gracias a este mecanismo, los encabezados IPv6 / UDP se reducen en la mayoría de los casos a un pequeño identificador.
Fragmentación de SCHC
Cuando la compresión no es suficiente, SCHC proporciona un mecanismo de fragmentación que funciona de 3 formas diferentes:
No-Ack
En este modo, el paquete SCHC se separa en varios fragmentos que se envían a ciegas al receptor, si el receptor perdió algún paquete, no podrá reconstruir el paquete enviado.
Reconocimiento en caso de error
En este modo se utiliza el concepto de "ventanas", las ventanas tienen un tamaño predefinido, lo que permite al receptor llevar un recuento de qué ventanas o partes de ventanas han sido recibidas, en el momento en que el receptor recibe el último fragmento del remitente lo calculará qué partes de los paquetes se han perdido y envía un mensaje describiéndolo al remitente. El remitente luego inicializará la retransmisión de las partes del paquete que faltan.
Ack-Siempre
En el modo Ack-Always se utiliza el mismo mecanismo de retransmisión que para Ack-On-Error, excepto que no se realiza al final de la transmisión sino para cada ventana.
Esfuerzos de estandarización
El marco genérico para la compresión y fragmentación de encabezados de contexto estático, RFC 8724, se publicó en abril de 2020. Describe el marco genérico que se puede utilizar en todas las tecnologías LPWAN y, de manera más general, en todas las redes de Internet. Se dedica trabajo adicional a la definición de configuraciones de parámetros estándar y modos de operación para optimizar el rendimiento de SCHC de acuerdo con los protocolos implementados y las tecnologías LPWAN subyacentes:
- RFC 9011: SCHC sobre LoRaWAN
- RFC 8824: SCHC para CoAP
- SCHC sobre NB-IoT
- SCHC sobre Sigfox
- OAM para LPWAN usando SCHC
- Modelo de datos para SCHC
Además del IETF , SCHC se está adoptando en un esfuerzo de estandarización conjunto llevado a cabo por la Asociación de Usuarios de DLMS y la Alianza LoRa para las industrias de medición inteligente . [5] [6]
Ver también
Referencias
- ^ "RFC 8376: Resumen de red de área amplia de baja potencia (LPWAN)" . IETF . Mayo de 2018.
- ^ Sánchez-Gómez, Jesús; Gallego-Madrid, Jorge; Sánchez-Iborra, Ramón; Santa, José; Skarmeta, Antonio F. (enero de 2020). Sánchez-Iborra (ed.). "Impacto de la compresión y fragmentación de SCHC en LPWAN: un estudio de caso con LoRaWAN" . Sensores . 20 (1): 280. Bibcode : 2020Senso..20..280S . doi : 10.3390 / s20010280 . PMC 6982818 . PMID 31947852 .
- ^ Gómez, Carles; Minaburo, Ana; Toutain, Laurent; Barthel, Dominique (octubre de 2019). "IPv6 sobre LPWAN: conexión de redes de área amplia de baja potencia a Internet (de las cosas)" . Comunicaciones inalámbricas IEEE PP (99) .
- ^ a b "Construcción de una red de extremo a extremo con IP sobre LoRaWAN". LoRaWAN® potencia las aplicaciones inalámbricas de muy bajo consumo (libro electrónico) . https://lora-alliance.org/resource-hub/ebook-lorawan-empowers-very-low-power-wireless-applications . 2019. págs. 80–88. ASIN B081RPM4DK .
- ^ Rémi, Demerlé (junio de 2020). "DLMS sobre LoRaWAN®: qué es y por qué es importante" .
- ^ "Se anunció el primer medidor eléctrico inteligente DLMS que funciona con LoRaWAN" . Smart Energy International . 29 de octubre de 2020.
enlaces externos
- IPv6 sobre redes de área amplia de baja potencia (LPWAN) Grupo de trabajo en IETF
- RFC 8724 - SCHC: Marco genérico para la compresión y fragmentación de encabezados de contexto estático
- RFC 9011 - SCHC sobre LoRaWAN
- RFC 8824 - SCHC para CoAP
- RFC 8376 - Descripción general de la red de área amplia de bajo consumo (LPWAN)