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IEEE802.15.4-ZigBee协议规范
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2010-06-29
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ZigBee协议规范中文说明,里面详细介绍了ZIGBEE的使用原理和方法,使用ZigBee应该拥有的技术资料!
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Zigbee 协议栈中文说明
1.概述
1.1 解析 ZigBee 堆栈架构
ZigBee 堆栈是在 IEEE 802.15.4 标准基础上建立的,定义
了协议的 MAC 和 PHY 层。ZigBee 设备应该包括
IEEE802.15.4(该标准定义了 RF 射频以及与相邻设备之间的通
信)的 PHY 和 MAC 层,以及 ZigBee 堆栈层:网络层(NWK)、
应用层和安全服务提供层。图 1-1 给出了这些组件的概况。
1.1.1ZigBee 堆栈层
每个 ZigBee 设备都与一个特定模板有关,可能是公共模板
或私有模板。这些模板定义了设备的应用环境、设备类型以及
用于设备间通信的簇。公共模板可以确保不同供应商的设备在
相同应用领域中的互操作性。
设备是由模板定义的,并以应用对象(Application Objects)的
形式实现(见图 1-1)。每个应用对象通过一个端点连接到 ZigBee
堆栈的余下部分,它们都是器件中可寻址的组件
图 1-1 zigbe 堆栈框架
从应用角度看,通信的本质就是端点到端点的连接(例如,
一个带开关组件的设备与带一个或多个灯组件的远端设备进行
通信,目的是将这些灯点亮)。
端点之间的通信是通过称之为簇的数据结构实现的。这些簇
是应用对象之间共享信息所需的全部属性的容器,在特殊应用
中使用的簇在模板中有定义。图 1-1-2 就是设备及其接口的一
个例子:
图 1-1-2
每个接口都能接收(用于输入)或发送(用于输出)簇格式的数
据。一共有二个特殊的端点,即端点 0 和端点 255。端点 0 用
于整个 ZigBee 设备的配置和管理。应用程序可以通过端点 0 与
ZigBee 堆栈的其它层通信,从而实现对这些层的初始化和配置。
附属在端点 0 的对象被称为 ZigBee 设备对象(ZD0)。端点 255
用于向所有端点的广播。端点 241 到 254 是保留端点。
所有端点都使用应用支持子层(APS)提供的服务。APS 通过
网络层和安全服务提供层与端点相接,并为数据传送、安全和
绑定提供服务,因此能够适配不同但兼容的设备,比如带灯的
开关。
APS 使用网络层(NWK)提供的服务。NWK 负责设备到设备
的通信,并负责网络中设备初始化所包含的活动、消息路由和
网络发现。应用层可以通过 ZigBee 设备对象(ZD0)对网络层参
数进行配置和访问。
1.1.2 802.15.4 MAC 层
IEEE 802.15.4 标准为低速率无线个人域网(LR-WPAN)定义
了 OSI 模型开始的两层。PHY 层定义了无线射频应该具备的特
征,它支持二种不同的射频信号,分别位于 2450MHz 波段和
868/915MHz 波段。2450MHz 波段射频可以提供 250kbps 的数
据速率和 16 个不同的信道。868/915MHz 波段中,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。
MAC 层负责相邻设备间的单跳数据通信。它负责建立与网
络的同步,支持关联和去关联以及 MAC 层安全:它能提供二个
设备之间的可靠链接。
1.1.3 关于服务接入点
ZigBee 堆栈的不同层与 802.15.4 MAC 通过服务接入点
(SAP)进行通信。SAP 是某一特定层提供的服务与上层之间的
接口。
ZigBee 堆栈的大多数层有两个接口:数据实体接口和管理
实体接口。数据实体接口的目标是向上层提供所需的常规数据
服务。管理实体接口的目标是向上层提供访问内部层参数、配
置和管理数据的机制。
1.1.4 ZigBee 的安全性
安全机制由安全服务提供层提供。然而值得注意的是,系
统的整体安全性是在模板级定义的,这意味着模板应该定义某
一特定网络中应该实现何种类型的安全。
每一层(MAC、网络或应用层)都能被保护,为了降低存储
要求,它们可以分享安全钥匙。SSP 是通过 ZD0 进行初始化和
配置的,要求实现高级加密标准(AES)。ZigBee 规范定义了信
任中心的用途。信任中心是在网络中分配安全钥匙的一种令人
信任的设备。
1.1.5 ZigBee 堆栈容量和 ZigBee 设备
根据 ZigBee 堆栈规定的所有功能和支持,我们很容易推测
ZigBee 堆栈实现需要用到设备中的大量存储器资源。 不过
ZigBee 规范定义了三种类型的设备,每种都有自己的功能要求:
ZigBee 协调器是启动和配置网络的一种设备。协调器可以保持
间接寻址用的绑定表格,支持关联,同时还能设计信任中心和
执行其它活动。一个 ZigBee 网络只允许有一个 ZigBee 协调器。
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andychenming
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