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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