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zigbee协议体系结构
篇一:zigbee协议架构
根据应用和市场需要定义了zigbee协议的分层架构,
其协议的体系结构如图1所示,其中物理层(physicallayer,
phy)和媒介访问控制层
(mediumaccesscontrolsub-layer,mac)是由
ieee802.15.4-20xx标准定义的,在这个底层协议的基础上
zigbee联盟定义了网络层(networklayer,phy)和应用层
(applicationlayer,apl)架构.
图1zigbee协议栈体系结构
物理层规范
物理层定义了它与mac层之间的两个接口:数据服务接
口pd-sap和管理服务接口plme-sap,其中pd-sap接口还为
物理层提供了相应的数据服务,负责从无线物理信道上收发
数据,而plme-sap接口同时为物理层提供相应的管理服务,
用于维护一个由物理层相关数据组成的数据库。物理层负责
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数据的调制、发送和接收、空闲信道评估
(clearchannelassessment,cca)信道能量的监测
(energydetect,ed)和链接质量指示
(linkqualityindication,lqi)等。物理层帧结构由同步
头、物理层帧头和物理层有效载荷三部分组成,如表1所示。
同步头又包括32bit的前同步码和8bit的帧定界符,
前同步码用来为数据收发提供码元或数据符号的同步;帧界
定符用来标识同步域的结束及数据的开始。物理层帧头包括
7bit的帧长度和1bit的预留位,帧长度定义了物理层净荷
的字节数。物理层有效载荷就是mac层的帧内容。
表一物理层帧格式
媒体接入控制层规范
mac层定义了它与网络层之间的接口,包括提供给网络
层的数据服务接口mlde-sap和管理服务接口mlme-sap,同
时提供了mac层数据服务和mac层管理服务。mac层数据服
务主要实现数据帧的传输;mac层管理服务主要负责媒介访
问控制、差错控制等。
mac层主要功能包括以下几个方面:
(1)zigbee协调器产生网络信标
(2)设备与信标同步
(3)支持节点加入或着退出操作
(4)信道接入方式采用免冲突载波检测多路访问
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(csma-ca)机制
(5)建立并维护保护时隙机制
(6)为设备提供安全支持
mac帧格式由三个基本部分组成:mac帧头、mac帧载荷
和mac帧尾。不同类型的mac帧,其帧头和帧尾都是一样的,
只是mac帧载荷有差别,通用mac帧格式如表2所示。
表二通用mac帧格式
网络层规范
网络层定义了它与应用层之间的接口,包括提供给应用
层的数据服务接口
nlde-sap和管理服务接口nlme-sap,同时提供了网络层
数据服务和网络层管理服务。网络层主要负责拓扑结构的建
立和网络的维护,具体的功能如下:
(1)初始化网络,即建立一个新的包含协调器、路由
器和终端设备的网络
(2)设备连接和断开时所采用的机制
(3)对一跳邻居节点的发现和相关节点信息的存储
(4)zigbee协调器和路由器为新加入节点分配短地址
(5)确保mac层正常工作,并且为应用层提供合适的
服务接口
网络层帧结构包括网络层帧头(networkheader,nhR)
和网络层载荷(networkpayload,npl)两部分,其中网络层
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帧头域由帧控制域、目的设备地址、源设备地址、广播半径
和广播序列号等部分组成,通用网络帧的结构如表3所示。
表3通用网络层帧结构