zigbee技术原理讲解.ppt

　　　Zigbee网络层的主要作用是负责网络的建立、允许设备加入或离开网络、路由的发现和维护。 2.4 Zigbee网络层 　2.4.1 功能概述　　　Zigbee网络层主要实现网络的建立、路由的实现以及网络地址的分配。Zigbee网络层的不同功能由不同的设备完成。其中Zigbee网络中的设备有三种类型，即协调器、路由器和终端节点，分别实现不同的功能。　　　协调器具有建立新网络的能力。　　　协调器和路由器具备允许设备加入网络或者离开网络、为设备分配网络内部的逻辑地址、建立和维护邻居表等功能。　　　Zigbee终端节点只需要有加入或离开网络的能力即可。 　2.4.2 服务规范　　　网络层内部由两部分组成，分别是网络层数据实体(NLDE)和网络层管理实体(NLME)，如图2-12所示。　　　网络层数据实体通过访问服务接口NLDE-SAP为上层提供数据服务。　　　网络层管理实体通过访问服务接口NLME-SAP为上层提供网络层的管理服务，另外还负责维护网络层信息库。 　　　 图2-12 网络层参考模型 　　　1. 网络层数据实体(NLDE)　　　NLDE可提供数据服务以允许一个应用在两个或多个设备之间来传输应用协议，这些设备必须在同一个网络中。NLDE可提供以下服务类型。　　　通用的网络协议数据单元(NPDU)：NLDE可以通过附加一个适当的协议头，并从应用支持子层PDU中产生NPDU。　　　特定的拓扑路由：NLDE能够传输给NPDU一个适当的设备。这个设备可以是最终的传输目的地，也可以是交流链中通往最终目的地的下一个设备。 　　　2. 网络层管理实体(NLME)　　　NLME提供一个管理服务来允许一个应用和协议栈相连接，用来提供以下服务。　　　配置一个新设备：网络层管理实体可以依据应用操作的要求来完全配置协议栈。设置配置包括开始设备作为Zigbee协调器或加入一个存在的网络。　　　开始一个网络：网络层管理实体可以建立一个新的网络。 　　　加入或离开一个网络：网络层管理实体可以加入或者离开一个网络，使Zigbee的协调器和路由器能够允许终端节点离开网络。　　　分配地址：使Zigbee协调器和路由器可以分配地址给新加入网络的设备。　　　邻居表发现：去发现、记录和报告设备的一跳邻居表的相关信息。　　　路由的发现：可以通过网络来发现以及记录传输路径，并记录在路由表中。　　　接收控制：当接收者活跃时，网络层管理实体可以控制接收时间的长短并使MAC子层同步或直接接收。 　2.4.3 帧结构　　　网络层协议数据单元(NPDU)即网络层帧的结构，如图2-13所示。　　　网络层协议数据单元(NPDU)结构由网络层帧报头和网络层的有效载荷两部分组成。网络层帧报头包含帧控制、地址信息、广播半径域、广播序列号、多点传送控制等信息，其中地址信息包括目的地址、源地址、IEEE目的地址和IEEE源地址。 　　　 图2-13 网络层数据帧的格式 　　　在Zigbee网络协议中定义了两种类型的帧结构，即网络层数据帧和网络层命令帧。下面主要介绍网络层数据帧内的各个子域。　　　1) 帧控制域　　　帧控制子域的格式如图2-14所示。 图2-14 帧控制子域的结构 　　　各子域详细说明如下：　　　帧类型子域占2位，00表示数据帧，01表示命令帧，10～11保留。　　　协议版本子域占4位，为Zigbee网络层协议标准的版本号。在一个特殊设备中使用的协议版本应作为网络层属性nwkProtocolVersion的值，在Zstack-CC2530-2.5.1A中版本号为2。　　　发现路由子域占2位，00表示禁止路由发现，01表示使能路由发现，10表示强制路由发现，11保留。 　　　广播标记占1位，0表示为单播或者广播，1表示组播。　　　安全子域占1位，当该帧为网络层安全操作使能时(即加密时)，安全子域的值为1，当安全子域在另一层执行或者完全失败时(即未加密时)，值为0。　　　源路由子域占1位，1表示源路由子帧在网络报头中存在。如果源路由子帧不存在，则源路由子域值为0。　　　IEEE目的地址为1时，网络帧报头包含整个IEEE目的地址。　　　IEEE源地址为1时，网络帧报头包含整个IEEE源地址。 　　　2) 目的地址　　　目的地址长度域为2个字节。如果帧控制域的广播标志子域值为0，那么目的地址域值为16位的目的设备网络地址或者广播地址。如果广播标志子域值为1，目的地址域为16位目的组播的Group ID。　　　3) 源地址　　　在网络层帧中必须有源地址，其长度是2个字节，其值是源设备的网络地址。 　　　4) 半径域　　　半径域总是存在的，它的长度为1字节。当设备每接收一次帧数据时，广播半径即减