M2M und LPWAN IPv6 über Sigfox

Protokoll für das Internet der Dinge: IPv6
Protokoll für das Internet der Dinge: IPv6

Das Internetprotokoll (IP) eignet sich wegen seiner großen Verwaltungsdaten (Header) kaum für M2M-Anwendungen, wenn nur wenige Bytes an Nutzdaten übertragen werden sollen. Sigfox kann nun den IPv6-Header komprimieren, um Pakete über das eigene Funknetz zu transportieren.

Die Funkverfahren und Kommunikationsprotokolle für Low Power Wide Area Networks wurden entwickelt um Daten über größere Distanzen mit möglichst wenig Energieaufwand zu übertragen. Damit dies möglich ist, wurde die Datenübertragungsrate reduziert, was beispielsweise für viele M2M-Anwendungen, wie die Abfrage eines Messwertes oder Zählerstandes durchaus ausreichend ist. Dazu gehört auch, dass die zur Übertragung der Nutzdaten benötigten Verwaltungsdaten auf ein Minimum reduziert werden, um Energie zu sparen so dass Funkknoten mit Batterien über einen langen Zeitraum betriebenen werden können. Vorgaben, die bei der Entwicklung des Internetprotokolls keine Rolle spielten.

Mit dem Siegeszug des Internetprotokolls und dem wachsenden Interesse am industriellen Internet der Dinge (IIoT) müssen die Daten der Funkknoten im LPWAN an das Internetprotokoll angepasst werden, möglichst gleich an IPv6. Eine Technik um den IPv6-Header zu verkleinern hat das französische Unternehmen Acklio entwickelt: Static Context Header Compression (SCHC). Dabei werden statt der kompletten Verwaltungsdaten – 60 Byte bei IPv6/TCP und 48 Byte bei IPv6/UDP – nur wenige Bytes als Kennzeichnung übertragen. Die Technik kann nur in sternförmigen Netzen eingesetzt werden und setzt voraus, dass im Sender und im Empfänger ein Verzeichnis der verwendeten vollständigen Headerdaten gespeichert ist – vergleichbar einer Kartei, mit Karteikarten auf denen die Verwaltungsdaten aufgezeichnet sind. Über das LPWAN-Funknetz wird dann nur noch die Nummer der zum jeweiligen IPv6-Header gehörenden Karteikarte übertragen, nicht mehr der Header selbst. Das Kompressionsverfahren eignet sich für viele LPWAN-Protokolle und wird von Acklio für EC-GSM (Extended Coverage Global System for Mobile Communications), LoRa, LTE-Cat-NB1, LTE-Cat-M1, Sigfox und WI-SUN (Wireless Smart Utility Networks) angeboten.

Auf der Konferenz der Internet Engineering Task Force, IETF 98 Bits-n-Bites, in Chicago demonstrierte Sigfox nun den Einsatz der von Acklio entwickelten Komprimierungstechnik für IPv6/CoAP-Header (Constrained Application Protocol). Juan-Carlos Zúñiga von Sigfox, Mit-Vorsitzender der IETF-IntArea-Arbeitsgruppe, erklärt dazu: „Dies unterstreicht unser Engagement, die Interoperabilität innerhalb des IoT zu unterstützen und zu fördern. Es ist extrem wichtig, dass die Branche zusammenarbeitet, um offene Internet-Standards einzuführen. So lässt sich das Potenzial des IoT erschließen.“