LoWPAN 与6LoWPAN 的协议详解

《LoWPAN 与6LoWPAN 的协议详解 》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、中国科学院计算技术研究所传感器网络实验室技术报告陈海明2011-5-9LoWPAN与6LoWPAN的协议详解1.低功率无线个域网（LoWPAN）WPAN网络为在个人操作空间（PersonalOperatingSpace,POS）内的无线通信设备通过无线方式连接起来的基础设施。POS一般是指用户附近10米左右的空间范围。IEEE802.15工作组致力于WPAN网络的物理层和媒体访问层的标准化工作。1)IEEE802.15.1：蓝牙无线个人区域网络（Blue-Tooth），中速，近距2)IEEE802.15.2：IEEE802.15

2、.1与IEEE802.11（WLAN）的共存问题3)IEEE803.15.3：高速无线个人区域网络（HR-WPAN）4)IEEE802.15.4：低速无线个人区域网络（LR-WPAN），低复杂度（Lowcomplexity）、低成本（Lowcost）、低功耗（Lowpowerconsumption）、低速率（Lowdatarate）LoWPAN一般指基于IEEE802.15.4协议族建立的网络。1.1意义传感器和控制器之间的通信不需要很大的带宽，但是需要低延迟与低能耗，以保证系统长时间的工作。针对这类低成本、低功耗及低速率的应用

3、，802.15.4制定了设备间互操作的协议标准。1.2基本特征低功耗（支持低占空比小于0.1%的应用）、低成本和低速率支持频带：2.4GHz，915MHz，868MHz支持数据传输速率：250Kbps(@2.4GHz)，40Kbps(@915MHz)和20Kbps(@868MHz)通信距离：50米左右支持星型网络（如图所示）和点对点网络（如图所示）两种基本网络拓扑结构。网络中设备根据所具有的通信能力分为全功能设备（FullFunctionDevice,FFD）和精简功能设备（ReducedFunctionDevice,

4、RFD）。FFD可作为网络协调设备，与网络中的任何设备进行通信，支持任何类型的网络；RFD不能作为网路协调设备，只能与网络协调设备进行通信，只支持星型网络支持大规模网络动态地址编址：地址长度为2字节或8字节，星型网络中的设备地址为（网络号+设备号），点对点网络中的设备地址为源端设备或目标设备的地址支持三种业务流类型：周期性数据、暂时性数据和低延迟数据在星型网络中，通过最优化保障时隙个数（GuaranteedTimeSlot），支持低延迟应用通过全握手协议（FullyHandshakedProtocol），实现可靠传输采

5、用CSMA/CA信道访问控制机制1中国科学院计算技术研究所传感器网络实验室技术报告陈海明2011-5-9PANCoordinatorFullfunctiondeviceReducedfunctiondevice星型网络点对点网络混合网络1.3802.15.4协议栈体系结构UpperLayersIEEE802.2LLCOtherLLCIEEE802.15.4MACIEEE802.15.4IEEE802.15.42.4868/915MHzPHYGHzPHY2中国科学院计算技术研究所传感器网络实验室技术报告陈海明2011-5-91.3

6、.1PHY子层物理层定义了物理无线信道和MAC子层之间的接口，提供物理层数据服务和物理层管理服务。物理层定义的三个可用的载波频段和帧格式如下所述。（1）可用频带Channel0Channels1-10868MHz/915MHz2MHzPHY(BPSK)868.3MHz902MHz928MHz2.4GHzPHY(O-QPSK)Channels11-265MHz2.4GHz2.4835GHzIEEE802.15.4可采用868MHz、915MHz和2.4GHz三个载波频段用于收发数据。三个频段总共提供27个信道。868/925MHz

7、采用BPSK调制模式，信道的最高数据速率为20Kbps，2.4GHz采用O-QPSK调制模式，最高数据速率可达250Kbps。（2）物理帧格式物理帧是指物理层发送的数据单元（PhysicalProtocolDataUnit,PPDU），是在MAC层协议数据单元（MACProtocolDataUnit）之前，添加头部字节组成。物理帧头部字节的长度为6个字节，包括同步头部（SynchronizationHeader,SHR）和物理帧头部（PhysicalHeader,PHR）。SHR由前导（Preamble）和帧起始分割符（Star

8、tofFrameDelimiter,SFD）组成，SFD的值固定为0xA7。PHR的长度为1个字节，其中7位表示帧长度，1位保留，因此物理帧负载的长度不会超过127个字节。物理层的负载被称之为物理层服务数据单元（PHYServiceDataUnit,PSDU），