用于通过受约束网络的数据传输的简单通信协议制造技术

源代理用于通过无线链路将从源设备发送的一个或多个TCP分组发送到目的地设备。每个TCP分组包括TCP数据部分和TCP分组报头。源代理位于无线链路上，并且被配置为：‑接收一个或多个TCP分组；‑通过移除包括在每个TCP分组中的TCP分组报头，根据一个或多个TCP分组确定简单压缩模式分组，该简单压缩模式分组包括一个或多个TCP分组中包括的TCP数据部分以及包括连接标识符的报头，以及‑将简单压缩模式分组发送到位于无线链路上的目的地代理，该目的地代理被配置为：‑接收简单压缩模式分组并向源代理确认接收；‑通过从简单压缩模式分组中提取每个TCP分组的数据部分来确定一个或多个经重构的TCP分组，以及‑将一个或多个经重构的TCP分组发送到目的地设备。

Simple communication protocol for data transmission over constrained networks

【技术实现步骤摘要】
用于通过受约束网络的数据传输的简单通信协议
本专利技术总体上涉及通过TCP/IP网络的数据传输，并且更具体地涉及通过无线网络的TCP数据的传输。
技术介绍
机器对机器(M2M)、万维物联网(WoT)和物联网(IoT)已经实现了对物理设备、机器、车辆、家用产品和许多其他彼此连接的对象的网络的开发，并且提供了对互联网的连通性以及在不要求人对人或人对计算机交互的情况下收集并交换数据的能力。几种有线和无线通信协议和技术提供了到IoT/M2M实体(例如，IoT/M2M设备和网关)的连通性，这些IoT/M2M实体包括：-有线网络(例如，以太网、同轴电缆多媒体联盟(MoCA)、电力线通信)；-短程无线网络(例如，蓝牙网格网络、光保真(Light-Fidelity)、Wi-Fi和近场通信)；-中程无线网络(例如，HaLow、高级LTE)，以及-远程无线网络(例如，低功率广域网(LPWAN)、超小孔径终端和远程Wi-Fi连通性)。LPWAN是被设计为允许以低数据速率进行远程通信的无线网络，从而降低了功率和传输成本。LPWAN是受约束网络，其具有用于向要求低带宽、低功耗以及低数据速率的受约束设备(例如，IoT设备)提供连通性的挑战性的约束条件。示例性的LPWAN技术包括LoRaWAN(远程无线电广域网)、Sigfox、LTE-NB1(长期演进-机器对机器，窄带)、NB-IoT(窄带IoT)和Weightless。这些技术的细节例如在“RFCB376”中公开。IoT实体使用互联网以彼此连接，并且可以根据各种协议标准和约定在多个通信协议层(例如，网络层和应用协议层)上进行交互。IoT协议栈支持互联网协议(IP)、用户数据报协议(UDP)和受约束应用协议(CoAP)。最初，IPv4互联网协议用于为每个IoT实体/对象分配唯一的IP地址作为唯一的标识符。由于IPv4的受限的地址空间以及覆盖越来越多的IoT对象所要求的大地址空间，因此采用了IPv6。采用IPv6、UDP和CoAP协议以用于通过受约束的超低带宽网络(例如，LPWAN)连接对象可以为许多IoT应用提供成本高效的连通性以及数据收集和传输。在这样的受约束网络中支持IPv6/UDP/CoAP协议的挑战是，与IPv6、UDP和CoAP协议的大协议报头开销相比，这些网络的帧大小有限(例如，IPv6报头为40个八位字节、UDP报头为8个八位字节以及CoAP报头为4个以上八位字节，与之相比，仅一个或两个八位字节的帧大小可用于发送IPv6/UDP/CoAP协议的所有报头)。自2016年以来，IETF(互联网工程任务组)LPWAN工作组已经解决了LPWAN上的对IPv6/UDP/CoAP的适配以面对这种挑战。IETF小组的初期工作集中于协议报头压缩和分段/重组，作为节省网络带宽消耗并且使得IPv6、IPv6/UDP或IPv6/UDP/CoAP协议报头的大小适应于LPWAN的第2层的有限帧大小的解决方案。报头压缩实现对冗余信息和未使用的字段的移除。由IETF工作组提出的在“draft-ietf-lpwan-ipv6-static-context-hc-00”和“draft-ietf-lpwan-coap-static-context-hc-00”中公开的工作定义了新的静态上下文报头压缩(SCHC)方案，其独立于所使用的LPWAN技术，适用于对IPv6协议报头、UDP协议报头和CoAP协议报头的压缩。SCHC依赖于构建在网络组件之间共享的静态上下文来压缩/解压缩协议报头。上下文是用于压缩/解压缩报头的规则集。规则是由规则标识符(规则ID)标识的报头字段值的集合。上下文是静态的，这意味着上下文的内容(即，报头字段的值)不会随时间变化。这种属性使得能够避免复杂的同步，该复杂的同步是报头压缩期间最消耗资源的操作。共享的上下文因此存储在LPWAN内的设备上，该设备存储相同的规则ID以压缩/解压缩具体的业务流。图1表示了示例性LPWAN的架构，该LPWAN包括两个设备(设备1和设备2)，这两个设备中的每一个运行应用，该应用产生/接受通过LPWAN向应用服务器发送/从应用服务器接收的IPv6/UDP/CoAP流。示出了两个设备与应用服务器之间的双向通信。数据通过无线电网关103和网络网关105被传输。产生/接收的流在通过LPWAN传输时被压缩/解压缩。因此，设备1和设备2中的每一个都配备有被称为SCHCC/D的压缩/解压缩单元101，并且网络SCHCC/D107被集成在LPWAN中，压缩/解压缩单元101和网络SCHCC/D107中的每一个被配置为取决于定向流来执行压缩/解压缩动作。例如，对于与从设备1或设备2向应用服务器传输数据相对应的上行链路通信，每个压缩/解压缩单元101被配置为压缩IPv6/UDP/CoAP分组的报头中的至少一个以减少报头大小。所获得的帧在第2层帧上被发送到LPWAN的无线电网关103。然后，数据从无线电网关103传输到网络网关105。然后，网络网关105将数据发送到网络SCHCC/D107以用于解压缩。网络网关105与设备1和设备2共享相同的规则。然后，经解压缩的分组通过互联网网络(例如，使用IP以太网链路)被发送到应用服务器。网络SCHCC/D107可以是网络网关105的一部分，或者如果在网络网关105与网络SCHCC/D107之间建立了隧道，则网络SCHCC/D107也可以位于网络网关105的外部。对于下行链路通信，除了网络SCHCC/D107执行报头压缩并且在设备1和设备2上实现的相应的压缩/解压缩单元101执行解压缩操作，原理是相同的。图2示出了根据SCHC压缩/解压缩的静态上下文。该上下文包括由规则1、规则2、…、规则N表示的N条规则的集合。规则用于压缩一个或多个协议报头，例如，规则可以用于IPv6协议报头、IPv6/UDP/CoAP协议报头或IPv6/ICMP报头。每条规则包括N个报头字段的集合，并且使用规则ID定义每条规则。报头字段(也称为“字段”)对应于报头中要被压缩/解压缩的区段，并且描述了用于压缩/解压缩该字段而执行的动作。给定规则中包括的字段包含：-字段标识符(字段ID)：定义该字段的唯一值；-目标值(TV)：与分组报头字段值进行比较的值；-匹配运算符(MO)：用于在目标值与分组报头字段值之间进行比较的运算符，以及-压缩/解压缩(C/D)函数(CDF)：用于描述字段的压缩/解压缩的过程。SCHC压缩/解压缩方案基于在LPWAN的不同压缩/解压缩实体之间发送规则ID而非已知的字段值。SCHC压缩/解压缩过程包含几个步骤。首先，选择压缩规则。为了实现规则选择，使用匹配运算符将报头字段值与针对该字段的规则中存储的目标值进行比较。如果分组报头的所有字段都与上下文规则中的一个匹配(即，满足规则的所有匹配运算符)，则选择此规则，并且压缩器使用所选定的规则的C/D函数来压缩(多个)分组报头并将规则ID发送到解压缩器。当接收到经压缩的分组时，解压缩单元使用接收到的规则ID来识别所使用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种源代理(303)，其用于通过无线链路(304)将从源设备(301)发送的一个或多个TCP分组发送到目的地设备(307)，每个TCP分组包括TCP数据部分和TCP分组报头，其中，所述源代理(303)位于所述无线链路(304)上，并且被配置为：/n-接收所述一个或多个TCP分组；/n-通过移除包括在每个TCP分组中的所述TCP分组报头，根据所述一个或多个TCP分组确定简单压缩模式分组，所述简单压缩模式分组包括所述一个或多个TCP分组中包括的所述TCP数据部分以及包括连接标识符的报头；以及/n-将所述简单压缩模式分组发送到位于所述无线链路(304)上的目的地代理(305)，所述目的地代理(305)被配置为：/n-接收所述简单压缩模式分组并向所述源代理(303)确认接收；/n-通过从所述简单压缩模式分组中提取每个TCP分组的数据部分来确定一个或多个经重构的TCP分组；以及/n-将所述一个或多个经重构的TCP分组发送到所述目的地设备(307)。/n

【技术特征摘要】
20181024 EP 18306387.41.一种源代理(303)，其用于通过无线链路(304)将从源设备(301)发送的一个或多个TCP分组发送到目的地设备(307)，每个TCP分组包括TCP数据部分和TCP分组报头，其中，所述源代理(303)位于所述无线链路(304)上，并且被配置为：
-接收所述一个或多个TCP分组；
-通过移除包括在每个TCP分组中的所述TCP分组报头，根据所述一个或多个TCP分组确定简单压缩模式分组，所述简单压缩模式分组包括所述一个或多个TCP分组中包括的所述TCP数据部分以及包括连接标识符的报头；以及
-将所述简单压缩模式分组发送到位于所述无线链路(304)上的目的地代理(305)，所述目的地代理(305)被配置为：
-接收所述简单压缩模式分组并向所述源代理(303)确认接收；
-通过从所述简单压缩模式分组中提取每个TCP分组的数据部分来确定一个或多个经重构的TCP分组；以及
-将所述一个或多个经重构的TCP分组发送到所述目的地设备(307)。


2.根据权利要求1所述的源代理(303)，其中，所述连接标识符标识所述源代理(303)与所述目的地代理(305)之间的连接，TCP分组报头包括选项字段，所述简单压缩模式分组的报头还包括：
-第一下一字段，其表示由所述源代理(303)发送的所述简单压缩模式分组的数量，并且每次所述源代理(303)发送一个简单压缩模式分组时被递增一；
-第二下一字段，其表示由所述源代理(303)从所述目的地代理(305)接收到的所述简单压缩模式分组的数量，并且每次一个简单压缩模式分组从所述目的地代理(305)发送到所述源代理(303)时被递增一；
-第三下一字段，其指示连接结束是由所述源设备(301)还是所述目的地设备(307)递送的；
-第四下一字段，其指示所述简单压缩模式分组是否包括一个或多个TCP分组；以及
-第五下一字段，其指示所述选项字段是否要被包括在所述简单压缩模式分组中。


3.根据权利要求2所述的源代理(303)，其中，所述源代理(303)被配置为向所述目的地代理(305)发送简单压缩模式分组，所述简单压缩模式分组包括空的TCP数据和第三下一字段，如果连接结束是由所述源设备(301)递送的，则所述第三下一字段等于预定义的结束位值，所述目的地代理(305)被配置为向所述源代理(303)发送简单压缩模式分组，所述简单压缩模式分组包括空的TCP数据和第三下一字段，如果连接结束是由所述目的地设备(307)递送的，则所述第三下一字段等于预定义的结束位值。


4.根据前述权利要求中任一项所述的源代理(303)，其中，所述源设备(301)被配置为根据TCP/IP协议栈通过源TCP连接与所述源代理(303)交换TCP分组，并且所述目的地设备(307)被配置为根据所述TCP/IP协议栈通过目的地TCP连接与所述目的地代理(305)交换TCP分组。


5.根据前述权利要求中任一项所述的源代理(303)，其中，所述源代理(303)进一步被配置为将每个简单压缩模式分组封装到IP数据报中，并且将所述IP数据报封装到简单压缩模式帧中，所述源代理(303)和所述目的地代理(305)被配置为通过所述无线链路(304)交换简单压缩模式帧，并且确认接收到每个简单压缩模式帧。


6.根据权利要求5所述的源代理(303)，其中，所述源代理(303)和所述目的地代理(305)被配置为取决于与所述无线链路(304)的规范相关的预定义的帧大小，将简单压缩模式帧分为两个或更多个片段。


7.根据权利要求4至6中任一项所述的源代理(303)，其中，所述源代理(303)被配置为对所述IP数据报执行报头压缩，应用于所述IP数据报的报头压缩提供IP报头残差并且与规则标识符相关联，封装所述IP数据报的简单压缩模式帧还包括所述IP报头压缩残差和所述规则标识符，所述目的地代理(305)被配置为根据所述规则标识符和所述IP报头压缩残差对所述IP数据报执行报头解压缩，所述IP数据报被封装在由所述源代理(303)发送的每个接收到的简单压...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·坎达萨米，A·米纳布罗，
申请(专利权)人：阿克利奥公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR