정적 컨텍스트 헤더 압축

정적 컨텍스트 헤더 압축(SCHC)은 IETF에서 LPWAN 작업 그룹을 통한 IPv6에 정의된 표준 압축 및 단편화 메커니즘이다. IPv6/UDP/CoAP 패킷의 압축 및 단편화를 제공하여 LPWAN(Low-Power Wide Area Network)을 통한 전송이 가능하도록 한다.

LPWAN에 맞춘 압축 방식

LPWAN 정보

LPWAN(Low-Power Wide Area Network)은 사물인터넷(IoT)에 맞춘 연결 기술을 수집하여 다음을 가능하게 한다.

장거리 통신(최대 40km),
매우 낮은 에너지 소비량(장치 측면)
에너지 효율성(네트워크용)

이러한 기능 달성을 위한 트레이드오프는 처리량과 지원되는 패킷 크기 측면에서 심각한 제한을 포함한다.^[1] 또한, LPWAN은 배터리를 절약하기 위해 대부분의 시간 동안 장치가 휴면 상태에 있고 짧은 시간 동안 데이터를 전송하고 수신하기 위해 임시로 깨어 있기 때문에 전송 양식에 제한이 있다.

결과적으로, LPWAN은 각각 그들 자신의 특성에 적응한 그들의 특정한 프로토콜을 사용한다. 가장 중요한 것은 수십억 대의 IoT 연결 기기에 주소를 할당하도록 설계된 IPv6을 휴대할 수 없다는 점이다.

IETF 압축 표준

2000년대 초 IETF는 압축과 단편화에 대한 성숙한 표준의 첫 번째 파장을 생산했다.

2001년 RoHC(Robust Header Compression)
2007년 6LoWPAN(저전력 무선 Personal Area Networks를 통한 IPv6).

그러나 이러한 압축 체계는 LPWAN 특수성에 맞지 않는다.^[2]^[3]^[4]

SHC는 필드 처리에서 높은 유연성을 제공하는 RoHC 컨텍스트와 6LoWPAN 운영의 이점을 연계하여 상대방에 의해 알려진 필드 전이를 방지한다.^[4]

SHC 압축

SHC는 LPWAN 특성(라우팅 없음, 매우 예측 가능한 트래픽 형식 및 메시지 내용)을 활용하여 오버헤드를 몇 바이트로 줄이고 네트워크 트래픽을 절약한다.

SHC 압축은 컨텍스트의 개념에 기초한다. 컨텍스트는 헤더 필드를 의미하는 통신 컨텍스트를 설명하는 규칙 집합이다. 그것은 엔드-디바이스와 코어 네트워크 모두에서 공유되고 사전 프로비저닝된다. "정적 컨텍스트"는 규칙 설명이 전송 중에 변경되지 않는다고 가정한다. 이 메커니즘 덕분에 IPv6/UDP 헤더는 대부분의 경우 작은 식별자로 축소된다.

SHC 단편화

압축이 충분하지 않을 경우, SHC는 다음과 같은 3가지 방법으로 작동하는 단편화 메커니즘을 제공한다.

노아크

이 모드에서 SHC 패킷은 수신자에게 맹목적으로 전송되는 여러 조각으로 분리되며, 수신자가 한 패킷을 놓치면 송신된 패킷을 재구축할 수 없다.

Ack-On-Error

이 모드에서 "창"의 개념이 사용되며, 창은 미리 정의된 크기를 가지고 있어, 수신자가 어떤 창이나 창 부분이 수신되었는지의 카운트를 유지할 수 있게 한다. 수신자가 발신자로부터 마지막 조각을 받는 순간, 수신자가 패킷의 어느 부분을 놓쳤는지 계산하고 그것을 설명하는 메시지를 송신자에게 보낼 것이다. 그런 다음 송신자는 누락된 패킷 부분의 재전송을 초기화한다.

Ack-Always

Ack-Always 모드에서는 Ack-On-Error와 동일한 재전송 메커니즘이 사용되지만, 전송의 끝에서 수행되는 것이 아니라 각 윈도우에 대해 수행된다.

표준화 노력

정적 컨텍스트 헤더 압축 및 단편화를 위한 일반 프레임워크 RFC 8724는 2020년 4월에 출판되었다. 그것은 모든 LPWAN 기술에 사용될 수 있고, 더 일반적으로 모든 인터넷 네트워크에서 사용될 수 있는 일반적인 프레임워크를 설명한다. 구현된 프로토콜 및 기반 LPWAN 기술에 따라 SHC의 성능을 최적화하기 위한 표준 매개변수 설정 및 작동 모드의 정의에 추가 작업을 할 수 있다.

RFC 9011: SHC over LoRa창백한
RFC 8824: CoAP용 SHC
NB-IoT를 통한 SHC
Sigfox 상공 SHC
SHC를 이용한 LPWAN용 OAM
SHC용 데이터 모델

IETF 외에도, SHC는 DLMS 사용자 협회와 LoRa Alliance가 스마트 계측 산업을 위해 실시하는 공동 표준화 노력에 채택되고 있다.^[5]^[6]

참고 항목

LPWAN: 저전력 광역 네트워크
IPv6: 인터넷 프로토콜 버전 6
6LoWPAN: 저전력 무선 Personal Area Networks를 통한 IPv6
RoHC: 강력한 헤더 압축
CoAP: 제한된 애플리케이션 프로토콜

참조

^ "RFC 8376: Low-Power Wide Area Network (LPWAN) Overview". IETF. May 2018.
^ Sanchez-Gomez, Jesus; Gallego-Madrid, Jorge; Sanchez-Iborra, Ramon; Santa, Jose; Skarmeta, Antonio F. (January 2020). Sanchez-Iborra (ed.). "Impact of SCHC Compression and Fragmentation in LPWAN: A Case Study with LoRaWAN". Sensors. 20 (1): 280. Bibcode:2020Senso..20..280S. doi:10.3390/s20010280. PMC 6982818. PMID 31947852.
^ Gomez, Carles; Minaburo, Ana; Toutain, Laurent; Barthel, Dominique (October 2019). "IPv6 over LPWANs: connecting Low Power Wide Area Networks to the Internet (of Things)". IEEE Wireless Communications PP(99).
^ ^a ^b "Building end-to-end network with IP over LoRaWAN". LoRaWAN® Empowers Very Low-Power Wireless Applications (ebook). https://lora-alliance.org/resource-hub/ebook-lorawan-empowers-very-low-power-wireless-applications. 2019. pp. 80–88. ASIN B081RPM4DK. {{cite book}}: 외부 링크 위치 location= (도움말)
^ Rémi, Demerlé (June 2020). "DLMS Over LoRaWAN®: What It Is, and Why It's Important".
^ "First DLMS smart electric meter running over LoRaWAN announced". Smart Energy International. Oct 29, 2020.

외부 링크

IETF의 LPWAN(Low Power Wide Area Network) 작업 그룹에서의 IPv6
RFC 8724 – SHC: 정적 컨텍스트 헤더 압축 및 조각화를 위한 일반 프레임워크
RFC 9011 – SHC over LoRa창백한
RFC 8824 – CoAP용 SHC
RFC 8376 – 저전력 광역 네트워크(LPWAN) 개요

[1] "RFC 8376: Low-Power Wide Area Network (LPWAN) Overview". IETF. May 2018.

[2] Sanchez-Gomez, Jesus; Gallego-Madrid, Jorge; Sanchez-Iborra, Ramon; Santa, Jose; Skarmeta, Antonio F. (January 2020). Sanchez-Iborra (ed.). "Impact of SCHC Compression and Fragmentation in LPWAN: A Case Study with LoRaWAN". 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 (October 2019). "IPv6 over LPWANs: connecting Low Power Wide Area Networks to the Internet (of Things)". IEEE Wireless Communications PP(99).

[:0-4] "Building end-to-end network with IP over LoRaWAN". LoRaWAN® Empowers Very Low-Power Wireless Applications (ebook). https://lora-alliance.org/resource-hub/ebook-lorawan-empowers-very-low-power-wireless-applications. 2019. pp. 80–88. ASIN B081RPM4DK. {{cite book}}: 외부 링크 위치 location= (도움말)

[5] Rémi, Demerlé (June 2020). "DLMS Over LoRaWAN®: What It Is, and Why It's Important".

[6] "First DLMS smart electric meter running over LoRaWAN announced". Smart Energy International. Oct 29, 2020.

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