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时间:2018-10-20
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1、-1-第2章Zigbee技术原理-2-本章目标理解Zigbee网络结构掌握IEEE802.15.4通信层掌握MAC层和网络层帧结构掌握Zigbee网络层服务规范掌握Zigbee应用层规范-3-本章目标理解Zigbee网络结构掌握IEEE802.15.4通信层掌握MAC层和网络层帧结构掌握Zigbee网络层服务规范掌握Zigbee应用层规范-4-2.1概述-5-2.1概述-6-2.2Zigbee网络结构协调器路由器终端节点整个网络的中心功能为建立、维持和管理网络,分配网络地址路由发现、消息传输、允许其他节点通过它接入到网络数据采
2、集或控制,不允许其他节点通过它加入到网络中-7-2.2.1Zigbee网络结构Zigbee网络分为4层,从下向上分别为物理层、MAC层、网络层和应用层。其中物理层和MAC层由IEEE802.15.4标准定义,合称IEEE802.15.4通信层;网络层和应用层由Zigbee联盟定义-8-2.2.2拓扑结构星型树型在星型拓扑结构中,所有的终端设备只和协调器之间进行通信,协调器作为发起设备,协调器一旦被激活,它就建立一个自己的网络,并作为PAN协调器。路由设备和终端设备可以选择PAN标识符加入网络。树型网络由一个协调器和多个星型结构
3、连接而成,设备除了能与自己的父节点或子节点互相通信外,其他只能通过网络中的树型路由完成通信;在树型网络中,由协调器发起网络,路由器和终端设备加入网络。-9-2.2.2拓扑结构网状型网状型网络是在树型网络的基础上实现的。与树状网络不同的是,它允许网络中所有具有路由功能的节点互相通信,由路由器中的路由表完成路由查寻过程。在网状型网络中,每个设备都可以与在无线通信范围内的其他任何设备进行通信。-10-2.2.3协议架构-11-2.2.3协议架构IEEE802.15.4通信层(MAC层和物理层)网络层网络层提供保证IEEE802.15
4、.4MAC层正确工作的能力,并为应用层提供合适的服务接口,包括数据服务接口和管理服务接口。应用层应用层包括三部分:应用支持子层、Zigbee设备对象和厂商定义的应用对象-12-2.3IEEE802.15.4通信层IEEE802.15.4规范满足国际标准组织(ISO)开放系统互联(OSI)参考模式,它定义了Zigbee的物理层和MAC层。-13-2.3.1物理层物理层所负责的功能:工作频段的分配信道的分配为MAC层提供数据服务为MAC层提供管理服务-14-2.3.1物理层工作频段的分配2.4GHZ868/915MHZIEEE80
5、2.15.4直接序列扩频全球统一的无须申请的ISM频段,此频段的物理层通过采用高阶调制技术能够提供250kbit/s的传输速率,提供16个数据速率为250kbps的信道。868MHz是欧洲的ISM频段,915MHz是美国的ISM频段,868MHz的传输速率为20kbit/s,915MHz是40kbit/s。868MHz支持1个数据速率为20kbps的信道,915MHz支持10个数据速率为40kbps的信道。-15-2.3.1物理层信道的分配IEEE802.15.4物理层在三个频段上划分了27个信道,信道编号k为0~26。2.4
6、GHz频段上划分了16个信道,915MHz频段上有10个信道,868MHz频段只有1个信道。-16-2.3.1物理层物理层服务规范物理层的主要功能是在一条物理传输媒体上,实现数据链路实体之间透明地传输各种数据比特流。它提供的主要服务包括:物理层连接的建立、维持与释放、物理服务数据单元的传输、物理层管理、数据编码。物理层功能涉及“服务原语”和“服务访问接口”两个概念服务原语:Zigbee协议栈是一种分层结构,从下至上第N层向N+1层或者N+1层向第N层提供一组操作(也叫服务),这种“操作”叫做服务原语。它一般通过一段不可分割的或
7、不可中断的程序实现其功能。服务原语用以实现层和层之间的信息交流。服务访问接口:服务访问接口(ServiceAccessPoint,SAP),是某一特定层提供的服务与上层之间的接口。这里所说的“接口”是指不同功能层的“通信规则”。例如,物理层服务访问接口是通过射频固件和硬件提供给MAC层与无线信道之间的通信规则。服务访问接口是通过服务原语实现的,其功能是为其他层提供具体服务。-17-2.3.1物理层物理层功能数据的发送与接收物理信道的能量检测射频收发器的激活与关闭空闲信道评估链路质量指示物理层属性参数的获取与设置通过物理层服务访
8、问接口来实现-18-2.3.1物理层物理层访问接口物理层数据服务访问接口,简称PD-SAP,PD-SAP负责物理层和MAC层之间提供数据服务。物理层管理服务访问接口,简称PLME-SAP,PLME-SAP除了负责在物理层和MAC层之间传输管理服务之外,还负责维护物理层PAN信
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