La jeune société rennaise Acklio annonce que sa technologie de compression d'en-têtes de contexte statique SCHC (Static Context Header Compression) a été intégrée au sein du micrologiciel du boîtier-système (SiP) basse consommation nRF9160 de Nordic Semiconductor, compatible avec les technologies de communication IoT pour réseaux longue portée et basse consommation (LPWAN) LTE-M et NB-IoT. Avec à la clé, selon les deux sociétés, une optimisation du débit de plus de 60% sur les réseaux NB-IoT et ce en introduisant l'interopérabilité IP pour la délivrance de données non-IP.

Selon Acklio et Nordic, ce résultat renforce la sécurité des réseaux IoT cellulaires, réduit la consommation d'énergie et simplifie la gestion de la complexité. Cette démonstration a été rendue possible sur un réseau opérationnel grâce au fournisseur d'accès IoT de Deutsche Telekom, IoT Creators, et à sa plate-forme de gestion d'accès IoT et à sa carte SIM intégrée. Le tout avec la prise en charge de la technologie NIDD (Non-IP Data Delivery), technologie permettant de transmettre des données de et vers les objets connectés sans allouer d’adresses IP, et avec une API dans le cloud pour échanger des données avec le périphérique d'extrémité.

« Une fois déployée à grande échelle, la technologie SCHC débloquera une barrière technique qui menaçait de bloquer les transactions de l'IoT en s'attaquant directement au débit et à la capacité limités inhérents au NB-IoT et au manque d'interopérabilité du protocole Internet sur certains réseaux LPWAN », explique Lorenzo Amicucci, responsable du développement commercial chez Nordic Semiconductor.

« Les réseaux LPWAN, tels que LTE-M et NB-IoT, sont essentiels au succès de l'IoT et le SCHC simplifiera considérablement leur déploiement, affirme de son côté Alexander Pelov, P-DG et cofondateur d'Acklio. La sécurité, l'interopérabilité et l'efficacité énergétique à grande échelle sont au cœur de la technologie SCHC, et l’apport de cette nouvelle norme au marché cellulaire, ainsi que l'offre LPWAN cellulaire de Nordic Semiconductor, vont dans cette direction et répondent à la forte demande que nous constatons actuellement dans les déploiements de compteurs intelligents à travers le monde. »

La clé du succès de cette collaboration réside dans l'expertise d'Acklio dans la technologie SCHC, combinée à l’ensemble des fonctionnalités du boîtier SiP nRF9160, avec notamment le SDK (Software Development Kit) nRF Connect de Nordic et le processeur d'application Arm Cortex-M33 du boîtier, facilement accessible. Cet ensemble logiciel/matériel a permis à Acklio de personnaliser son logiciel SCHC pour qu'il fonctionne de manière transparente en combinaison avec le SiP.

Pour rappel, SCHC est une technologie de compression et de fragmentation adaptée aux besoins des réseaux LPWAN qui a été adoptée en tant que norme ouverte en 2020 par l'Internet Engineering Task Force (IETF). Les fondateurs d'Acklio ont joué un rôle essentiel dans le développement de la technologie SCHC et ont été des éléments clés du groupe de travail IETF IPv6-over-LPWAN qui a défini la spécification.

Le NB-IoT, de son côté, est une technologie LPWAN qui réduit le débit et la longueur des paquets de protocole échangés sur les réseaux cellulaires pour atteindre une longue portée et une faible consommation d'énergie. Pour optimiser les performances du NB-IoT, la norme 3GPP Cellular IoT permet à un appareil IoT cellulaire d'éliminer tous les en-têtes IP et d'envoyer uniquement la charge utile des paquets au travers du réseau d'un opérateur. Parallèlement la livraison de données non-IP NIDD est une méthode de communication optionnelle disponible sur un nombre croissant de réseaux NB-IoT qui elle aussi permet de réduire la consommation d’énergie globale d’une liaison.

« Les réseaux LPWAN permettent de mesurer de nombreux processus de manière plus intelligente et économe en batterie, précise Afzal Mangal de la société IoT Creators. Mais parfois le réseau LPWAN à lui seul ne suffit pas. Dans de tels cas, la méthode NIDD peut fournir la solution en réduisant à la fois la quantité de données échangées et la consommation des batteries. Cependant, tout en améliorant l'efficacité d’une liaison, l’approche NIDD présente trois inconvénients majeurs qui ont ralenti son déploiement : le manque d'interopérabilité, une complexité de gestion accrue et le manque de prise en charge d'IPv6, du protocole UDP (User Datagram Protocol) et de la couche de sécurité DTLS (Datagram Transport Layer Security). »

C’est pour surmonter ces inconvénients du NB-IoT et du NIDD que la collaboration entre Nordic et Acklio prend toute sa dimension. Car la technologie SCHC s'attaque à ces difficultés en compressant et en fragmentant les messages échangés par les réseaux sans fil, en optimisant le protocole DTLS et en ajoutant IPv6, ce qui assure de fait une interopérabilité complète avec le protocole IP. En ajoutant la technologie SCHC, les appareils NIDD deviennent alors compatibles IPv6 et autorisent une communication UDP et DTLS. Le résultat est un réseau efficace avec une faible consommation d'énergie et un trafic considérablement réduit par rapport à une implémentation NB-IoT conventionnelle.

Selon Acklio et Nordic, il s’agit d'une première démonstration mondiale de cette technologie de pointe sur un réseau IoT cellulaire non-IP. Celle-ci a permis d'obtenir une réduction de 74% du trafic lors de l'utilisation de SCHC avec NIDD par rapport aux communications NB-IoT conventionnelles. Lors de la mise à l'échelle d'un réseau commercial d'un million d'appareils, par exemple des compteurs intelligents, la réduction du trafic équivaudrait à plus de 365 Go de données en moins par an. Une telle économie représente des coûts d'abonnement réduits, une consommation d'énergie abaissée, une meilleure latence et une capacité réseau améliorée.

« Au-delà de ces chiffres, la démonstration a prouvé comment DTLS peut être optimisé dans les réseaux NB-IoT standard lors de l'utilisation de SCHC, même lorsque NIDD n'est pas utilisé ou pris en charge par le réseau, précise Julien Lecoeuvre, vice-président de l'ingénierie chez Acklio. Cette optimisation DTLS résout certains des défis typiques causés par l'IP dynamique et les fréquentes reprises DTLS dans les réseaux IoT cellulaires, ce qui réduit encore la consommation d'énergie. La démonstration a ainsi montré une réduction de 64% du trafic par rapport à un réseau NB-IoT conventionnel sans SCHC (ou NIDD). »