IEEE 802.15.4协议的超帧详解

被分别附加头信息和尾信息后，就构成了MAC郑

MAC帧传送至物理层后，就成为了物理帧的负载。该负载在物理层被"包装"，其首部增加了同步信息和帧长度字段。同步信息包括用于同步的前导码等。帧长度字段使用一个字节的低7位标识MAC帧的长度，所以MAC帧的长度不会超过127个字节。

3）确认帧

图1.6 确认帧格式

如果设备收到目的地址为其自身的数据帧或MAC命令帧，并且帧的控制信息字段的确认请求位被置l，则设备需要回应一个确认帧。确认帧的序列号应该与被确认帧的序列号相同，负载长度为零。确认帧紧接着被确认帧发送，不需要使用CSMA-CA机制竞争信道。

4）MAC命令帧

图1.7 MAC帧格式

MAC命令帧用于组建个域网，传输同步数据等。目前定义好的命令帧主要完成三方面的功能：把设备关联到个域网，与协调器交换数据，分配GTS。命令帧在格式上和其他类型的帧没有太多的区别，只是帧控制字段的帧类型位有所不同。

1.1.3 数据传输模式

根据IEEE802.15.4协议，低速无线个域网中存在着三种数据传输方式：设备发送数据给协调器、协调器发送数据给设备和对等设备之间的数据传输。在星形拓扑结构的网络中只存在着前两种数据传输方式，这是因为数据只在协调器和设备之间交换，设备之间的数据传输也要通过协调器来转发；而在点对点型拓扑结构网络中，三种数据传输方式都存在。

同时，根据超帧结构存在与否，低速无线个域网的通信模式又可以分为信标使能通信和信标不使能通信。

1） 设备发送数据给协调器

在信标使能通信中，当设备要向协调器发送数据时，设备必须先接收协调器向网络中的广播的信标帧，当收到信标帧后，设备可以和协调器及网络中的其它设备在超帧上保持同步。然后设备可以使用slotted CSMA-CA竞争信道资源，向协调器发送数据帧。当协调器成功接收到数据帧后，协调器可以选择发送确认帧（ACK）给设备。发送确认帧时不需要通过CSMA-CA去竞争信道资源，而是紧跟着在数据帧之后发送。当设备成功收到确认帧后，本次通信结束。整个过程如图1.4所示。

图1.8 信标使能模式中设备向协调器发送数据

在信标不使能通信模式中，当设备要向协调器发送数据时，设备可以直接使用unslottedCSMA-CA竞争信道资源，向协调器发送数据帧。当协调器成功接收到数据帧后，协调器也可以选择发送确认帧（ACK）给设备。确认帧不需要通过CSMA-CA去竞争信道资源，而是紧跟在数据帧之后发送。当设备成功接收到确认帧后，本次通信结束。整个过程如图1.5所示。

图1.9 信标不使能模式中设备向协调器发送数据

以上的传输方式又称为直接传输模式（direct）。

2） 协调器发送数据给设备

在信标使能模式通信中，当协调器要向设备发送数据时，协调器会将该信息保存在信标帧中向整个网络广播。设备会周期性的接收网络中的协调器发送的信标帧，当设备从信标帧中得知有自身要接受的数据时，设备将通过slotted CSMA-CA竞争信道资源发送MAC命令帧请求接收数据。当协调器成功接收到该请求接收数据命令帧后，协调器可以选择发送确认帧给设备。然后协调器可以通过slotted CSMA-CA竞争信道资源发送数据给设备。设备通过发送确认帧来保障这次通信成功，当协调器收到确认帧时，本次通信结束。整个过程如图1.6所示。

图1.10 信标使能模式中协调器向设备发送数据

在信标不是能通信模式中，当协调器要向设备发送数据时，协调器将先保存数据等待设备请求，设备会定期的通过unslotted CSMA-CA竞争信道资源传输MAC命令帧请求接收数据。协调器成功接收到该请求接收数据的命令帧后可以发送确认帧确认，如果确实有该设备将要接受的数据，协调器将通过unslotted CSMA-CA竞争信道资源发送数据帧给设备；如果没有，协调器会发送负载为空的数据帧给设备，表示没有该设备要接受的数据。设备通过发送确认帧来保障这次通信成功，当协调器接收到确认帧后，本次通信结束。整个过程如图1.7所示。

图1.11 信标不使能模式中协调器向设备发送数据

以上的传输方式又称为间接传输模式。

［H1］MAC Header

［H2］MAC Footer ， 帧尾，用于CRC校验