Implementation and evaluation of static context header compression for IPv6 packets within a LoRaWAN network

Abstract

El paradigma de comunicación Internet of Things (IoT), el cual plantea la posibilidad de interconectar objetos cotidianos y toda clase de dispositivos convencionales a Internet, está actualmente en pleno desarrollo. El gran número de nodos que se espera conectar a Internet exige a su vez la implementación a gran escala de Internet Protocol versión 6 (IPv6). IoT busca el desarrollo de nuevas aplicaciones y ha impulsado la creación de nuevas arquitecturas de red y nuevas clases de dispositivos. Las redes Low Power Wide Area Networks (LPWAN) han surgido recientemente como una evolución natural del concepto Wireless Sensor Networks (WSN), redes de sensores in- terconectadas. A la luz del IoT, las nuevas redes LPWAN abren un nuevo campo de desarrollo, principalmente enfocado en servicios de monitoreo y afines que se desarrollen en áreas am- plias y no requieran grandes tasas de transferencia. Los dispositivos LPWAN se caracterizan por ser de bajo consumo energético y de bajo costo, facilitando su despliegue masivo por largos períodos sin necesidad de recargar sus baterías. Long Range Wide Area Network (LoRaWAN) es una de las primeras y principales tec- nologías LPWAN, y presenta una gran flexibilidad que la hace ideal para redes de diseño propio. En América funciona en la banda industrial, científica y médica (ISM) alrededor de los 915 MHz. Sin embargo, también existen muchas otras tecnologías LPWAN con arquitec- turas y protocolos propietarios, lo que dificulta alcanzar la interoperabilidad que se desea en el entorno IoT. El grupo de trabajo para la implementación de IPv6 sobre redes LPWAN (lpwan WG) perteneciente al Internet Engineering Task Force (IETF) se encuentra actualmente desarrol- lando un mecanismo de compresión y fragmentación de paquetes IPv6 para redes LPWAN denominado Static Context Header Compression (SCHC). El esquema de compresión se en- cuentra terminado, pero aún no ha sido implementado ni evaluado de manera oficial. En este trabajo se presenta una plataforma experimental para la implementación y eval- uación del mecanismo SCHC sobre una red LoRaWAN consistente en un nodo terminal Mi- crochip y un Radio Gateway (RG) de Everynet. En su desarrollo se han integrado múltiples y diversas herramientas del campo de las Telecomunicaciones y las Tecnologías de Información y Comunicación (ICT). La plataforma creada logra una implementación básica pero exitosa del esquema de com- presión de SCHC. Por medio de ella se ha llevado a cabo una evaluación preliminar del funcionamiento de SCHC, analizando el nivel de compresión logrado por el mecanismo para tres contextos de comunicación característicos de una red LPWAN. Los resultados obtenidos son positivos.