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zigbee协议研究篇一: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(esscontrolsub-layer,MAC)是由标准定义的,worklayer,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。物理层负责数据的调制、发送和接收、空闲信道评估(A)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(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 workheader,NHR)workpayload,NPL)两部分,其中网络层帧头域由帧控制域、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通用网络层帧结构应用层规范 ZigBee应用层是协议体系结构中的最高层,由应用层支持子层(APS)、ZigBee设备对象(ZDO)、ZigBee应用框架(AF)三部分组成。应用支持子层(APS)定义了网络层和应用层之间的接口,其中一个接口是被ZDO和制造商定义的应用对象使用的数据实体服务访问接口APSDE-SAP,另一个是管理服务访问接口APSME-SAP。APS的主要作用是维护绑定表,在绑定的设备之间传递信息。ZDO位于应用层框架(AF)和应用支持子层(APS)之间,满足协议中所有应用操作的公共需求。ZDO的作用包括:设备发现并能提供服务发现;定义一个设备的类型,如定义设备为ZigBee协调器或者为ZigBee终端设备;能够按照绑定请求构造并存储绑定表,实现绑定管理。ZigBee应用框架(AF)是应用对象驻留的环境,最多可有240个应用对象端点,应用对象通过APSDE-SAP发送和接收数据,同时通过ZDO公用接口来实现应用对象的管理。当ZigBee协议栈运行时,数据帧是这样被处理的:当设备发起通讯时,数据是自上而下的传递,依次经过应用层、网络层、MAC层、物理层,当经过物理层处理后,通过硬件的无线模块调制发送出去。接收时,先通过无线模块把收到的信息解调出来,然后按照物理层、MAC层、网络层、应用层依次往上传递并对信息帧进行分解。篇二:ZigBee路由协议分析及仿真实现_毕业论文摘要作为无线传感器网络(works)的一项新型技术,ZigBee技术具有低功耗、低速率、低延时、低成本等特性,具有强大的组网能力和超大的网络容量,可以广泛应用在消费电子产品、家居与楼宇自动化、工业控制、医疗设备等领域。由于其独有的特性,ZigBee无