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SCHC, le nouveau standard IETF de compression d’en-tête vient de démontrer sa pertinence pour les systèmes de communication satellite. En mesurant des gains de l’ordre de 20% sur le temps de transfert d’une page web par rapport à RoHC, une récente étude menée dans le cadre de R&T du Centre National d’Etudes Spatiales (CNES) et portée par Acklio (leader de la technologie SCHC) et Viveris Technologies (spécialiste des systèmes embarqués et des télécommunications satellite) positionne SCHC comme un candidat sérieux pour optimiser les communications satellites.

Les techniques de compression d’en-tête permettent de réduire la taille des en-têtes utilisées à la signalisation des messages. À la clé, davantage de place pour transmettre des données utiles, et donc davantage de possibilités de cas d’usages offertes sur un même réseau. De plus, en réduisant le volume de données transmises, elles ont un impact direct sur la qualité de la communication (latence, perte de paquets), l’autonomie des objets connectés et la charge des réseaux.

La technologie de compression d’en-tête déployée dans les systèmes satellites aujourd’hui est le standard RoHC (Robust Header Compression, RFC 3095), publié en 2001. Il s’agit d’un mécanisme de compression dynamique, optimisé en fonction des flux de données et de la qualité du lien radio. RoHC requiert donc des échanges préliminaires avant d’être efficace. SCHC (Static Context Header Compression, RFC 8724) est un nouveau standard de compression statique, donc sans apprentissage. Initialement imaginé pour l’Internet des objets (Internet of Things, IoT), le champs d’application de SCHC s’étend à un spectre plus large de connectivités liées au monde de l’Internet.

L’action portée par le programme de R&T du CNES a permis à Acklio et Viveris Technologies d’étudier les performances respectives de RoHC et SCHC, à la fois sur un contexte de communication haut débit (Very High Throughput Satellite, VHTS) de satellite en orbite géostationnaire (GEO), et un contexte IoT exploitant une constellation de satellites basse orbite (LEO). Les principales conclusions sont les suivantes :

1. L’absence de phase d’apprentissage de SCHC rend sa compression optimale dès les premiers octets échangés. RoHC, lui, requiert l’échange de 7 à 8 paquets avant d’être efficace. Là où RoHC est performant pour des flux longs avec régime établi (type vidéo et VoIP), l’étude montre la pertinence de SCHC pour des échanges courts, du type IoT ou sessions brèves en TCP. L’étude met par exemple en avant des gains d’environ 20% par rapport à RoHC sur de la navigation web. Un chiffre qui devrait encore être amélioré sur du trafic basé sur QUIC (Quick UDP Internet Connections, RFC 9000), la nouvelle norme HTTP/3 basée sur UDP et qui représente 30% du trafic Web actuel.

2. SCHC supporte nativement IPv6 et IPv4 même dans les environnements les plus contraints. RoHC ne fonctionne pas sur IPv6 pour des petites tailles de paquets, car les paquets d’initialisation ont besoin de 40 octets minimum. Et sur IPv4, il requiert de la fragmentation sur les premiers paquets.

3. La compression SCHC démontre robustesse et résilience face aux pertes engendrées par le réseau. RoHC est peu robuste à la perte de données lorsque le flux se dégrade notamment en présence de congestion ou des pertes en rafale (burst). En effet, en cas de perte de paquets et donc du contexte, RoHC doit finaliser un nouvel apprentissage avant que la compression soit de nouveau efficace. En configuration broadband, SCHC offre une qualité de service proche de la qualité de service TCP initiale, et peut même offrir un débit supérieur et donc une meilleure expérience sur les use cases VoIP grâce à la compression.

Suite aux résultats concluants de cette étude issue de R&T du CNES, Acklio va poursuivre ses travaux pour intégrer SCHC dans une suite logicielle dédiée au marché satellitaire, et cherche des partenaires dans les domaines LEO et GEO pour appliquer ces optimisations à de nouveaux cas d’utilisation.

https://www.ackl.io/

https://www.viveris.fr/