静的コンテキストヘッダー圧縮

静的コンテキストヘッダー圧縮（SCHC）は、 IETFのIPv6 over LPWANワーキンググループで定義された標準的な圧縮およびフラグメンテーションメカニズムです。IPv6 / UDP / CoAPパケットの圧縮とフラグメンテーションを提供し、低電力広域ネットワーク（LPWAN）を介した伝送を可能にします。

LPWANに合わせた圧縮方式

LPWANについて

低電力広域ネットワーク ( LPWAN ) は、モノのインターネット(IoT) 向けにカスタマイズされた接続テクノロジを集約し、次のことを可能にします。

  • 長距離通信（最大40 km）
  • 非常に低いエネルギー消費（デバイス側）
  • およびエネルギー効率（ネットワークの場合）。

これらの機能を実現するためのトレードオフには、サポートされるスループットとパケットサイズの点で厳しい制限が含まれます。[ 1 ]また、LPWANでは、バッテリーを節約するためにデバイスがほとんどの時間休止状態にあり、短い時間枠でデータを送受信するために断続的にのみ起動するため、伝送方式に制限があります。

その結果、LPWANはそれぞれ独自の特性に合わせて調整された独自のプロトコルを使用しています。最も重要なのは、数十億台ものIoT接続デバイスにアドレスを割り当てるために設計されたIPv6を伝送できないことです。

IETF圧縮標準

2000 年代初頭、IETF は圧縮と断片化に関する成熟した標準規格の最初の波を作成しました。

しかし、これらの圧縮方式はLPWANの特性に適合できません。[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]

SCHCは、フィールド処理に高い柔軟性を提供するRoHCコンテキストの利点と、相手側で知られているフィールドの通過を回避する6LoWPAN操作の利点を組み合わせています。[ 4 ]

SCHC圧縮

SCHC は、 LPWAN の特性 (ルーティングなし、トラフィック形式とメッセージの内容が非常に予測可能)を活用して、オーバーヘッドを数バイトに削減し、ネットワーク トラフィックを節約します。

SCHC圧縮はコンテキストの概念に基づいています。コンテキストとは、通信コンテキスト、つまりヘッダーフィールドを記述する一連のルールです。コンテキストはエンドデバイスとコアネットワークの両方で共有され、事前にプロビジョニングされます。「静的コンテキスト」は、ルールの記述が伝送中に変更されないことを前提としています。このメカニズムのおかげで、IPv6/UDPヘッダーはほとんどの場合、小さな識別子に縮小されます。

SCHCの断片化

圧縮だけでは不十分な場合、SCHC は次の 3 つの異なる方法で動作する断片化メカニズムを提供します。

ノーアク

このモードでは、SCHC パケットは複数のフラグメントに分割され、受信側に盲目的に送信されます。受信側が 1 つのパケットを見逃した場合、送信されたパケットを再構築することはできません。

エラー時の確認

このモードでは「ウィンドウ」という概念が用いられます。ウィンドウは事前に定義されたサイズを持ち、受信側は受信したウィンドウまたはウィンドウの部分をカウントできます。受信側は送信側から最後のフラグメントを受信した時点で、パケットのどの部分が欠落しているかを計算し、その情報を送信側に送信します。送信側は、欠落したパケット部分の再送を開始します。

いつも

Ack-Always モードでは、Ack-On-Error と同じ再送信メカニズムが使用されますが、再送信は送信の最後ではなくウィンドウごとに実行されます。

標準化の取り組み

静的コンテキスト ヘッダーの圧縮および断片化のための汎用フレームワーク(RFC 8724)が 2020 年 4 月に公開されました。この規格では、すべてのLPWANテクノロジー、さらに一般的にはすべてのインターネット ネットワークで使用できる汎用フレームワークについて説明しています。

追加の作業は、実装されたプロトコルと基盤となる LPWAN テクノロジに応じて SCHC のパフォーマンスを最適化するための標準パラメータ設定と動作モードの定義に専念します。  

2022年5月17日、LoRa Alliance（モノのインターネット（IoT）の低電力広域ネットワーク向けオープンLoRaWAN®規格を支援する世界的な企業団体）は、LoRaWANがエンドツーエンドでインターネットプロトコルバージョン6（IPv6）をシームレスにサポートするようになったと発表しました。[ 5 ] IPv6によってデバイスからアプリケーションへのソリューションの幅が広がることで、LoRaWANの対象IoT市場も広がり、スマート電力メーターに必要なインターネットベースの規格や、スマートビル、産業、物流、家庭の新しいアプリケーションが含まれるようになります。Allianceは、LoRaWANエンドデバイスがLoRaWAN経由でIPv6ベースのスタックを使用できるようにするための適応層としてSCHCを使用する方法を説明した技術仕様TS 10–1.0.0をリリースし[ 6 ]、認証プログラムを拡張して、SCHC over LoRaWAN® Enabling IPv6 Solutionsを含めました。[ 7 ]

さらに、SCHCは、スマートメータ業界向けにDLMSユーザー協会とLoRaアライアンスが共同で実施している標準化活動にも採用されています。[ 8 ] [ 9 ]

参照

  • LPWAN：低電力広域ネットワーク
  • IPv6 : インターネット プロトコルのバージョン 6
  • 6LoWPAN : 低電力無線パーソナルエリアネットワークを介した IPv6
  • RoHC : 堅牢なヘッダー圧縮
  • CoAP : 制約付きアプリケーションプロトコル

参考文献

  1. ^ Farrell, Stephen (2018年5月). 「RFC 8376: 低電力広域ネットワーク (LPWAN) の概要」 . IETF .
  2. ^ Sanchez-Gomez, Jesus; Gallego-Madrid, Jorge; Sanchez-Iborra, Ramon; Santa, Jose; Skarmeta, Antonio F. (2020年1月). Sanchez-Iborra (編). 「LPWANにおけるSCHC圧縮と断片化の影響：LoRaWANのケーススタディ」 . Sensors . 20 (1): 280. Bibcode : 2020Senso..20..280S . doi : 10.3390/ s20010280 . PMC 6982818. PMID 31947852 .  
  3. ^ Gomez, Carles; Minaburo, Ana; Toutain, Laurent; Barthel, Dominique (2019年10月). 「IPv6 over LPWANs: connecting Low Power Wide Area Networks to the Internet (of Things)」 . IEEE Wireless Communications . 27 : 206– 213. doi : 10.1109/MWC.001.1900215 . hdl : 2117/185281 . S2CID 212649280 . 
  4. ^ a b「IP over LoRaWANによるエンドツーエンドネットワークの構築」。LoRaWAN®が超低消費電力ワイヤレスアプリケーションを強化（電子書籍）。2019年。80  ～ 88頁。ASIN B081RPM4DK。 
  5. ^ LoRa Alliance® (2022年5月17日). 「LoRa Alliance®がLoRaWAN®上でIPv6を提供開始、LoRaWANの幅広い新市場を開拓」 . LoRa Alliance® . 2022年7月12日閲覧。
  6. ^ 「TS010-1.0.0 IPv6アダプテーションレイヤー」 . resources.lora-alliance.org . 2022年5月6日. 2022年7月12日閲覧。
  7. ^ Hinz, Brooke (2022年11月28日). 「LoRa Alliance®が認証プログラムを拡張し、SCHC over LoRaWAN®対応IPv6ソリューションを追加」 . LoRa Alliance® . 2023年1月9日閲覧。
  8. ^ Rémi, Demerlé (2020年6月). 「DLMS Over LoRaWAN®：その概要と重要性」 .
  9. ^ 「LoRaWAN上で動作する初のDLMSスマート電気メーターを発表」 Smart Energy International 2020年10月29日。
「 https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Static_Context_Header_Compression&oldid=1183964952」から取得