关于zigbee协议栈各层的系统分析

和关闭RF收发器。

　　（2）信道能量检测。

　　（3）对接收到的数据报进行链路质量指示LQI（Link Quality Indication）。

　　（4）为CSMA/CA算法提供空闲信道评估CCA（Clear Channel Assessment）。

　　（5）对通信信道频率进行选择。

　　（6）数据包的传输和接收

　　IEEE 802.15.4的物理层定义了物理信道和MAC子层间的接口，提供数据服务和物理层管理服务。物理层数据服务从无线物理信道上收发数据，物理层管理服务维护一个物理层相关数据组成的数据库。

　　1.2.1.2 IEEE 802.15.4 MAC层

　　IEEE 802.15.4媒体介入控制层的沿用了传统无线局域网中的带冲突避免的载波多路侦听访问技术CSMA/CA方式，以提高系统的兼容性。这种设计，不但使多种拓扑结构网络的应用变得简单，还可以实现非常有效的功耗管理。

　　MAC层完成的具体任务如下：

　　（1）协调器产生并发送信标帧（Beacon）。

　　（2）普通设备根据协调器的信标帧与协调器同步。

　　（3）支持PAN网络的关联（Association）和取消关联（Disassociation）操作。

　　（4）为设备的安全性提供支持。

　　（5）使用CSMA-CA机制共享物理信道。

　　（6）处理和维护时隙保障GTS（Guaranteed Time Slot）机制。

　　（7）在两个对等的MAC实体之间提供一个可靠的数据链路。

　　在IEEE 802.15.4的MAC层中引入了超帧结构和信标帧的概念。这两个概念的引入极大了方便了网络管理，我们可以选用以超帧为周期组织LR-WPAN网络内设备间的通信。每个超帧都以网络协调器发出信标帧为始，在这个信标帧中包含了超帧将持续的时间以及对这段时间的分配等信息。网络中的普通设备接收到超帧开始时的信标帧后，就可以根据其中的内容安排自己的任务，例如进入休眠状态直到这个超帧结束。

　　MAC子层提供两种服务：MAC层数据服务和MAC层管理服务（MAC sub-layer management entity，MLME）。前者保证MAC协议数据单元在物理层数据服务中正确收发，后者维护一个存储MAC子层协议相关信息的数据库。

　　1.3 zigbee协议分析

　　1.3.1 zigbee协议

　　zigbee的协议栈结构是由一系列称为层的协议块所组成的。每个层为上一层提供一系列特定的服务。数据入口提供数据传输的服务，管理入口提供其余的所有服务。每个服务接口都通过SAP（Service Access Point）接口与上一层进行数据交换，每个SAP都支持一系列的服务原语。

　　zigbee协议栈是基于OSI（Open Systems Interconnection）标准的，但只定义了所需要的那些层。主要由物理层PHY，媒体接入层MAC，网络层以及应用框架层组成，框架图如图所示。其中，PHY层和MAC层采用了IEEE 802.15.4协议标准。

　　zigbee网络层主要用于zigbee的无线个人区域网WPAN网的组网连接，数据管理以及网络安全等。

　　zigbee应用框架层主要为zigbee技术的实际应用提供一些应用框架模型等，以便对zigbee技术的开发应用，在不同的应用场合，其开发应用框架不同，从目前来看，不同厂商提供的应用框架是有差异的。

　　1.3.2 zigbee网络层

　　网络层需要在功能上保证与IEEE 802.15.4标准兼容，同时也需要上层提供合适的功能接口。

　　对于网络层，其完成和提供的主要功能如下：

　　（1）产生网络层的数据包：当网络层接受到来自应用子层的数据包，网络层对数据包进行解析，然后加上适当的网络层包头向MAC传输。

　　（2）网络拓扑的路由功能：网络层提供路由数据包的功能，如果包的目的节点是本节点的话，将该数据包向应用子层发送。如果不是，则将该数据包转发给路由表中下一结点。

　　（3）配置新的器件参数：网络层能够配置合适的协议，比如建立新的协调器并发起建立网络或者加入一个已有的网络。

　　（4）建立PAN网络

　　（5）连入或脱离PAN网络：网络层能提供加入或脱离网络的功能，如果节点是协调器或者是路由器，还可以要求子节点脱离网络。

　　（6）分配网络地址：如果本节点是协调器或者是路由器，则接入该节点的字节点的网络地址由网络层控制。

　　（7）邻居节点的发现：网络层能发现维护网络邻居信息。

　　（8）建立路由：网络层提供路由功能。

　　（9）控制接收：网络层能控制接收器的接受时间和状态。

　　zigbee网络层的结构

　　为了向应用层提供接口，网络层提供了两个功能服务实体，分别为数据服务实体NLDE和管理服务实体NLME。NLDE通过NLDE-SAP为应用层提供数据传输服务，NLME通过NLME-SAP为应用层提供网络管理服务，并且，NLME还完成对网络信息库NIB的维护和管理。

　　1.3.3 zigbee应用层

zigbee应用层包括应用支持子层APS、应用框架AF、zigbee设备对象ZDO