Das größte Problem bei IPv6 und LPWAN

In den vorherigen beiden Artikeln unserer IPv6-Serie haben wir:

• Einführung des neuesten Internetprotokolls IPv6.
• Beschrieben, wie wichtig die Einführung von IPv6 für das Internet der Dinge (IoT) war.

Wir haben in diesen Artikeln diskutiert, dass IPv6 dazu beigetragen hat, viele der von IPv4 aufgeworfenen Probleme zu mildern, und dass es die Entwicklung von IoT-Anwendungen und -Produkten unterstützt hat und weiterhin unterstützen wird. IPv6 (und insbesondere 6LoWPAN – die IoT-„Version“ von IPv6) ist jedoch keine „alles, alles“-Lösung für drahtlose Machine-to-Machine (M2M)-Technologien. Genauer gesagt ist 6LoWPAN nicht immer eine adäquate Lösung für LPWAN- oder Low-Power-Wide-Area-Network-Verbindungen und -Geräte.

Bevor wir erörtern, warum 6LoWPAN in diesem einen speziellen Bereich zu kurz kommt, wollen wir sowohl LPWAN als auch 6LoWPAN genauer definieren.

Was ist LPWAN?

Wie bereits erwähnt, ist LPWAN ein Akronym für „Low-Power, Wide-Area Network“. Es ist ideal zum Senden einer Nachricht mit geringer Bandbreite über einen großen Bereich. LPWAN wird für Sensordatentelematik und Steuerungsnetzwerke in einer „Sterntopologie“ verwendet – das heißt, sie haben einen Zugangspunkt in der Mitte und erhalten Informationen von Tausenden von Sensoreingängen.

Ein LPWAN-Netzwerk kann aufgrund sehr langsamer Modulationsraten eine große Reichweite und einen geringen Stromverbrauch aufweisen. Mit anderen Worten, wenn ein Datenpaket sehr langsam gesendet wird, liegt mehr Energie pro Symbol (und damit mehr Energie pro Bit) im Übertragungskanal. Dadurch kann das Datenpaket einen weiten Weg zurücklegen.

Was ist 6LoWPAN?

Die Reichweite eines drahtlosen Kommunikationsgeräts ist für IoT-Produktentwickler oft ein entscheidender Entscheidungsfaktor. Zu diesem Zweck gibt es viele verschiedene Arten von M2M-Wireless-Technologien – einschließlich solcher, die auf 6LoWPAN basieren.

6LoWPAN ist ein abgehacktes Akronym für „IPv6“ und „Low-Power Wireless Personal Area Network“. Es ist im Wesentlichen die Version von IPv6, die für IoT-Geräte entwickelt wurde. 6LoWPAN (und ZigBee, einer seiner Konkurrenten) sind ein Versuch, ein effizienteres drahtloses Netzwerk mit geringem Stromverbrauch zu schaffen, das das oben genannte primäre Problem mit IPv6 und LPWAN beheben würde. In vielen Anwendungen ist 6LoWPAN eine großartige Lösung.

Das größte Problem bei IPv6 (6LoWPAN) &LPWAN

Der Grund, warum IPv6 – und alle TCP/IP-Routing-Schemata – für LPWAN-Netzwerke problematisch sind, liegt darin, dass immer noch viele Header-Informationen – oder ergänzende Daten – in jedem Datenpaket enthalten sind. Mit anderen Worten, die Header-Komprimierungsfunktionen von 6LoWPAN machen die zusätzlichen Daten einfach nicht klein genug, um über eine große Entfernung übertragen zu werden.

Stellen Sie sich das so vor:IPv6 und andere TCP/IP-Routing-Schemata enthalten viele Metadaten in Bezug auf Quelle, Ziel, Port usw., und all das muss mit jedem Datenpaket über die Luft übertragen werden. Es muss also viel „gesprochen“ werden, bevor Sie zur Nutzlast oder dem Körper des Datenpakets gelangen. Es gibt viele Leute da draußen, die darauf drängen, 6LoWPAN als Edge-Routing-Protokoll (drahtlos mit einem Endpunkt verbunden) mithilfe eines TCP/IP-Stack zu verwenden, aber unserer Meinung nach ist dies in einem verwalteten System nicht immer notwendig (oder intelligent) .

Wir haben also festgestellt, dass 6LoWPAN zwar eine großartige Technologie für IoT-Geräte mit kurzer Reichweite und Verbindungen vom Typ 802.15.4 ist, aber einfach nicht ausreicht, um den Header zu verkleinern oder zu komprimieren, wo er für jede Art erforderlich ist eines Systems mit geringem Stromverbrauch und niedriger Datenrate. Außerdem hat 6LoWPAN einfach nicht die Reichweite, die viele IoT-Produkte benötigen.

Zusammenfassung

Wenn Sie ein IoT-Produkt mit großer Reichweite erstellen möchten und es auf einem System mit geringem Stromverbrauch und niedriger Datenrate ausführen müssen, sind IPv6- und 6LoWPAN-Technologie möglicherweise nicht der richtige Weg. Sie müssen in der Lage sein, Ihre Nachrichten an die 400-ms-Anforderung von FCC Part 15 anzupassen, um konform zu sein, und dies ist möglicherweise am äußersten Rand der Empfindlichkeit und niedrigen Modulationsraten nicht möglich. Einfach ausgedrückt bietet 6LoWPAN nicht genügend Header-Komprimierung, um dies zu unterstützen.

Davon abgesehen ist es nicht so wichtig, wie Sie vielleicht denken, IPv6 oder 6LoWPAN zu verwenden. Es gibt viele stabile, ausgereifte Optionen auf dem Markt, die als Proxy für diese Art von Technologie fungieren, die wirklich gut funktioniert – einschließlich Router-basierter Übersetzung oder serverseitiger Proxys.

Wir hoffen, dass die 6LoWPAN-Arbeitsgruppe des Institute of Electronics and Electrical Engineers (IEEE) in naher Zukunft eine noch komprimiertere Version von 6LoWPAN hinzufügt, die für LPWAN-Verbindungen geeignet ist.