Zigbe技术原理 PPT.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * - * - 小结 Zigbee协议分为物理层、MAC层、网络层和应用层，其中物理层和MAC层由IEEE802.15.4定义 Zigbee有三种网络拓扑结构，分别是星型、树型和网状型 物理层定义了物理无线信道和与MAC层之间的接口，提供物理层数据服务和物理层管理服务 MAC层提供MAC层数据服务和MAC层管理服务，并负责数据成帧 网络层负责拓扑结构的建立和维护网络连接 Zigbee的应用层由应用支持子层（APS）、Zigbee设备对象、Zigbee应用框架（AF）、Zigbee设备模板和制造商定义的应用对象等组成 - * - * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * - * - 2.3.2 MAC层 信标帧 在信标帧使能的网络中，一般设备通过协调器信标帧的同步来得知协调器里是否有发送给自己的数据；另一方面，为了减少设备的功耗，设备需要知道信道何时进入不活跃时段，这样设备可以在不活跃时段关闭射频，而在协调器广播信标帧时打开射频。所有这些操作都需要通过信标帧实现精确同步。 判断自己是否在网络中 保持网络同步 - * - 2.3.3 MAC帧结构 MAC帧，即MAC协议数据单元（MPDU），是由一系列字段按照特定的顺序排列而成的。设计目标是在保持低复杂度的前提下实现在噪声信道上的可靠数据传输。MAC层帧结构分为一般格式和特定格式。 - * - 2.4 Zigbee网络层 Zigbee网络层的主要作用： 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 - * - 2.4.1 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：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 协调器或路由器 终端节点 协调器或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 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） 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 - * - 2.4.3 帧结构 网络层协议数据单元（NPDU）即网络层帧的结构 ，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，其格式如下： 帧结构组成 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。 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 帧报头 帧有效载荷的长度是可变的，包含的是上层的数据单元信息 帧有效载荷 - * - 2.4.3 帧结构 帧控制子域 帧类型 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 协议版本子域占4位，为Zigbee网络层协议标准的版本号 ，在Zstack-CC2530-2.5.1A中版本号为2 发现 路由 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 广播标记占1位，0表示为单播或者广播，1表示组播 安全 安全子域占1位，当该帧为网络层加密时，安全子域的值为1，当未加密时，值为0 - * - 2.4.3 帧结构 帧控制子域 源路由 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 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 IEEE源地址为1时，网络帧报头包含整个IEEE源地址 - * - 2.4.3 帧结构 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。 - * - 2.4.3 帧结构 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 - * - 2.4.3 帧结构 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1，广播半径限定了传输半径的范围。 - * - 2.