6LoWPAN」「 ECHONET Lite 」で求められる通信 …とりあえずRPL？なぜ？真実： →わずか十数台程度では、ルーティイングプロトコルに性能差はほとんどでてこない

「6LoWPAN」「ECHONET Lite」で求められる通信規格とソフトウェアについて

© 2013, Skyley Networks,Inc. 1

株式会社スカイリー・ネットワークス

梅田英和

「プロトコル・スタック」とは・・・スタック＝積み重ね、階層構造

アプリケーション

トランスポート層(TCP, UDP)

IPv6層


IPv6層

6LowPAN

MAC層(802.15.4/e)

物理層(802.15.4g)

マイコン + 無線IC

「スタック」であることの利点

交換可能なこと


交換可能であること

1. ブロックのように組み合わせができる2. 組み合わせによって多様な通信を実現で

きる


物理層

アプリケーション層


IPv6層


6LowPAN

MAC層(802.15.4/e)

物理層(802.15.4g)


物理層の重要な役割

「フレーム」機能の提供

フレームとは


フレームとは

すべて届くか、すべて届かないかのどちらかである、通信の最小単位

「MTU」の話し

Maximum Transmission Unitの略

「これ以上、大きなフレームはありえませ


「これ以上、大きなフレームはありえません」という最大長の定義

「MTU」の話し

IEEE 802.15.4 では・・・127バイト

IEEE 802.15.4g では・・・2047バイト


ボーレートは半分、MTUは15倍以上

６LowPAN



IPv6層


6LowPAN

MAC層(802.15.4/e)

物理層(802.15.4g)


６LowPAN

IPv6 over Low power Wireless Personal Area Networksの略


「貧弱な無線でIPv6を使うためのいろいろなテクニック」（あえて「貧弱な」と言います）

６LowPANの前提条件

1. 「省電力な無線」であることIEEE 802.15.4の127バイトMTUという制約

2. 「IPv6」であること


2. 「IPv6」であること

６LowPANが提供する主な機能２つ

1. ヘッダ圧縮2. 分割送信（フラグメント）


IPv6のヘッダ

Version Traffic Class Flow Label

Length Next Header Hop Limit

Source Address

1 32bit


Source Address

Destination Address

40バイト

「MTU」の話し再び

IEEE 802.15.4では・・・127バイト

MAC IPv6 UDP

1 １２７


MAC9

IPv640バイト

UDP8

データ

70バイト

圧縮されるIPv6ヘッダ

Traffic Class Flow Label

Next Header Hop Limit

Source Address


Destination Address

６LowPANのヘッダ圧縮

HC１(RFC4944) → IPHC (RFC6282)アドレスの圧縮率を高めた拡張ヘッダに対応, etc.

1


0x033

TF2

NH1

HLIM2

CID1

SAC1

SAM2

M1

DAC1

DAM2

1 16bit

Inline IPv6 Header…

分割されるIPv6パケット

IPv6 UDP データ

1 1280bytes


ヘ

ッ

ダ

データ

1 XXX bytes

分割されるIPv6パケット

IPv6 UDP データ

1 1280bytes

6LowPAN


ヘ

ッ

ダ

データヘ

ッ

ダ

データヘ

ッ

ダ

データヘ

ッ

ダ

データ

分割しきい値

6LowPAN

「MTU」の話し再び

IEEE 802.15.4gでは・・・2047バイト

イーサネットフレームより大きい


イーサネットフレームより大きい

IPv6パケットがそのまま余裕ではいりそう・・・

802.15.4gに6LowPANは要らないのでは？

・・・要りません


・・・要りません

ただし

小さいフレームでフラグメントするかvs

大きいフレームで一括送信するか悩みどころ

交換可能であること＝階層を削除しても機能する




IPv6層

いっそのこと省略してしまおういっそのこと省略してしまおういっそのこと省略してしまおういっそのこと省略してしまおう

MAC層(802.15.4/e)

物理層(802.15.4g)


IPv6層



IPv6層


6LowPAN

MAC層(802.15.4/e)

物理層(802.15.4g)


マルチホップ通信

1. 「6LowPAN」とは直接関係ない2. IP層に＊追加で＊「ルーティングプロ

トコル」が必要


トコル」が必要

IPv6層のルーティング機能→ざっくりいうとこれがB方式の考え方



IPv6層経路制御経路制御経路制御経路制御


IPv6層経路制御経路制御経路制御経路制御

6LowPAN

MAC層(802.15.4/e)

物理層(802.15.4g)


ルーティング機能

RPL (RFC6550) プロアクティブ型

IPv6 Routing Protocol for Low-Power and LossyNetworks


LossyNetworks

省電力で貧弱なネットワーク上でのIPv6ルーティングプロトコル

RPLの特徴

テーブルドリブン型ただしテーブル更新のメッセージ交換を少なく収める工夫がある


ツリーネットワーク

RPLの基本動作

DIO DAO

Border Router

Router

Host

DAO Ack


DIO

DAO

DAO Ack

DAO

RPLの基本動作

Rank


DAO Ack

ルーティングの話し

星の数ほど方式はあります一致させないと話しが通じません


とりあえずRPL？なぜ？真実：→わずか十数台程度では、ルーティイングプロトコ

ルに性能差はほとんどでてこない→だからHEMS用途には、実はなんでも良い

IPv6層のルーティング機能



IPv6層 RPL?OLSR?


OLSR?DYMO?

DECENTRA?

6LowPAN

MAC層

物理層


Route over と Mesh under



IPv6層


6LowPAN

MAC層経路制御

物理層


ECHONET Lite

ECHONET Lite

トランスポート層(UDP)

IPv6層 ??


IPv6層 ??

6LowPAN

MAC層

物理層


ECHONET Lite

マルチホップ通信が必要ですか？

「ルーティングプロトコル」が必要です→ECHONET Liteには規定がありません


→ECHONET Liteには規定がありません→含めるか含めないか、明確に選択する必要があります

ECHONET Lite

ECHONET Lite

トランスポート層(UDP)

IPv6層 ??


IPv6層 ??

6LowPAN

MAC層

物理層


交換可能であること＝階層を削除しても機能する→ざっくりいうとこれがC方式の考え方

ECHONET Lite






MAC層(802.15.4/e)

物理層(802.15.4g)


トランスポート層トランスポート層トランスポート層トランスポート層(TCP, UDP)(TCP, UDP)(TCP, UDP)(TCP, UDP)

ECHONETECHONETECHONETECHONET LiteLiteLiteLite/SEP 2.0//SEP 2.0//SEP 2.0//SEP 2.0/独自アプリケーション独自アプリケーション独自アプリケーション独自アプリケーション

HEMSでの利用が想定される6LowPAN/IPv6/TCP/UDP搭載の小型プロトコルスタックです。

SKSTACK IP v2.0


(TCP, UDP)(TCP, UDP)(TCP, UDP)(TCP, UDP)

IPIPIPIPｖ６ネットワーク層ｖ６ネットワーク層ｖ６ネットワーク層ｖ６ネットワーク層

(IPv6, ICMPv6, NDP, RPL)(IPv6, ICMPv6, NDP, RPL)(IPv6, ICMPv6, NDP, RPL)(IPv6, ICMPv6, NDP, RPL)

6LowPAN6LowPAN6LowPAN6LowPAN

（ヘッダ圧縮、フレーム断片化）（ヘッダ圧縮、フレーム断片化）（ヘッダ圧縮、フレーム断片化）（ヘッダ圧縮、フレーム断片化）

MAC: 802.15.4MAC: 802.15.4MAC: 802.15.4MAC: 802.15.4PHY: 802.15.4gPHY: 802.15.4gPHY: 802.15.4gPHY: 802.15.4g

マイコンマイコンマイコンマイコン＋＋＋＋ IEEE 802.15.4 IEEE 802.15.4 IEEE 802.15.4 IEEE 802.15.4 無線無線無線無線ICICICIC

Flash: 80KRAM: 15K

(MTUにより増減します）

RPL P2P

複雑な接続手順を省略してその場でネットワークを構築する使い方（アドホックモード）

ネットワーク形態


Border Router

Host

RouterBRがデバイスを管理してツリー型ネットワークを構築する使い方

注)アドホックモードは

スカイリー独自のモードです

２つの方法から選択、組み合わせてアプリケーションを実現できます。

SKSTACK-IPとリンクして同一のマイコン上で動作させる方式� C言語によるAPI、ライブラリ、ヘッダファイル一式を提供します� コンパイラやデバッガが必要になります

� ソケットライクなTCP/UDPインターフェイス

アプリケーションの開発方法


TCP/UDP

別のマイコンからコマンド経由で制御する方式

�「SKコマンド」と呼ばれるコマンドインタプリタを内蔵しています。�コマンドインタプリタはソースコードで提供。独自コマンドの追加が自由です

�ファームウェア開発の負担が比較的少ないです

920MHz帯用のパケットアナライザもご用意しております。

�PHY802.15.4g (GFSK, 100kbps)

�MAC802.15.4

SK Catcher


802.15.4�NWK

6LowPAN, IPv6, ICMPv6, DECENTRA II�NWK

TCP/UDP�APL

ECHONET Lite


メイン画面

ネットワークビューワ

EDスキャナ

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6LoWPAN」「 ECHONET Lite 」で求められる 通信 …とりあえずRPL？なぜ？ 真実： →わずか十数台程度では、ルーティイングプロトコ ルに性能差はほとんどでてこない

6LoWPAN」「 ECHONET Lite 」で求められる通信 …とりあえずRPL？なぜ？真実： →わずか十数台程度では、ルーティイングプロトコルに性能差はほとんどでてこない