Zigbee調(diào)研報告

1、Zigbee調(diào)研報告一、Zigbee 簡介1、Zigbee名字的由來：1Zigbee名字起源于蜜蜂之間傳遞信息的方式。蜜蜂通過一種特殊的肢體語言告知 同伴新發(fā)現(xiàn)的事物源的位置信息，這種肢體語言是Zigzag舞蹈，借此意義以 Zigbee作為新一代通信技術(shù)的命名。在此之前 Zigbee也被稱為 HomeRF Lite、RF-Easylink或Firely無線電技術(shù)，現(xiàn)在統(tǒng)一稱為 Zigbee技術(shù)。2、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與Zigbee的關(guān)系：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是指大量的靜止或移動的傳感器以自組織和多跳的方式構(gòu)成的無線 網(wǎng)絡(luò)。其目的是協(xié)作地感知、采集和處理傳輸網(wǎng)絡(luò)覆蓋地理區(qū)域內(nèi)感知對的監(jiān)控信息，并報告給用戶

2、。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)起源于 20世紀(jì)70年代，是一種特殊的無線網(wǎng)絡(luò)，最早用于美國軍方， 例如空中預(yù)警控制系統(tǒng)。這種原始的傳感器網(wǎng)絡(luò)只能捕獲單一信號，傳感器節(jié)點(diǎn)只能進(jìn)行簡單的點(diǎn)對點(diǎn)通信。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與 Zigbee的關(guān)系，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，一般不需要很高的帶寬， 但對于功耗要求卻很嚴(yán)格，大部分時間必須保持低功耗。傳感器節(jié)點(diǎn)通常使用儲存容量不 大的嵌入式處理器，對協(xié)議棧的大小也有嚴(yán)格的限制。另外，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)對網(wǎng)絡(luò)安全性、節(jié)點(diǎn)自動配置和網(wǎng)絡(luò)動態(tài)重組等方面也有一定的要求。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特殊性對應(yīng)用于該技術(shù)的協(xié)議提出了較高的要求，目前使用最廣泛的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的物理層和 MAC層協(xié)議為。無線傳感

3、器網(wǎng)絡(luò)與 Zigbee技術(shù)之間的關(guān)系可以從兩方面進(jìn)行分析： 一、協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)：目前大多數(shù)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的物理層和MAC層都采用協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。描述了低功率無線個人局域網(wǎng)的物理層和媒體接入控制層協(xié)議，屬于工作組，而 Zigbee技術(shù)是基于標(biāo)準(zhǔn)的無線 技術(shù)。 二、應(yīng)用：Zigbee適用于通信數(shù)量不大，數(shù)據(jù)傳輸速率傳輸相對較低、成本較低的便攜或移動設(shè)備。 這此設(shè)備只需要很少的能量，以接力的方式通過無線電波將數(shù)據(jù)從一個傳感器傳到另一個傳 感器，并能實現(xiàn)傳感器之間組網(wǎng)，實現(xiàn)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)分布式，自組織和低功耗的特點(diǎn)。Zigbee是實現(xiàn)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的一種重要的技術(shù)。3、Zigbee技術(shù)的特點(diǎn)：Zigbee可在

4、（全球流行）、868MHz（歐洲流行）和915MHz（美國流行）三個頻段 上，分別具有250kb/s、20kb/s、40kb/s的傳輸速率，它的傳輸距離在 10m75m 的范圍內(nèi)。1 .低功耗。一般的Zigbee芯片有多種電源管理模式，這些管理模式 可以有效的對節(jié)點(diǎn)工作和休眠進(jìn)行配置，從而使得系統(tǒng)在不工作時可以關(guān)閉射頻部分，極大地降低了系統(tǒng)功耗，節(jié)約了電池能量。2 .低成本。Zigbee網(wǎng)絡(luò)協(xié)議簡單，可以在計算能力和儲存能力都很有 限的MCU上運(yùn)行，非常適用于對成本要求苛刻的場合?，F(xiàn)有的 Zigbee芯片一般 都是基于8051單片機(jī)內(nèi)核，成本較低，這對于一些需要布置大量無線傳感器網(wǎng) 絡(luò)節(jié)點(diǎn)的應(yīng)

5、用是很重要的。3 .大容量。Zigbee設(shè)備即可以使用64位IEEE網(wǎng)絡(luò)地址，又可以使用 指配的16位網(wǎng)絡(luò)短地址。在一個單獨(dú)的 Zigbee網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，理論上可以容納最多 65536個設(shè)備。4 .可靠。無線通信是共享信道的，因而面臨著眾多有線網(wǎng)絡(luò)所沒有的 問題。Zigbee在物理層和MAC層采用協(xié)議，使用帶時隙或不帶時隙的“載波檢 測多址訪問/沖突避免”的數(shù)據(jù)傳輸方法，并與“確認(rèn)和數(shù)據(jù)檢測”等措施相結(jié) 合，可保證數(shù)據(jù)的可靠傳輸。同時，為了提高靈活性和支持在資源匱乏的MCU上運(yùn)行，Zigbee支持三種安全模式。最高級安全模式采用屬于高級加密標(biāo)準(zhǔn)（AES 的對稱密碼和公開密鑰，可以提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?/p>

6、。5 .時延性。針對時延性敏感做了優(yōu)化，通信時延和從休眠狀態(tài)激活的 時延都非常短。6 .靈活的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。Zigbee支持星型、樹型和網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，既 可以單挑、又可以通過路由實現(xiàn)多跳的數(shù)據(jù)傳輸。4、Zigbee 芯片：Zigbee芯片為cc243x系列、mc1322x系列和cc253x系歹U。5、常見的Zigbee協(xié)議棧：1 .非開源協(xié)議棧；2 .開源協(xié)議棧一一適合工業(yè)級應(yīng)用的Zigbee協(xié)議棧；3 .開源協(xié)議棧一一對于初學(xué)者來說比較容易上手。Freakz適合用于學(xué)習(xí),對于工業(yè)應(yīng)用來說講Zstack比較實用。、Zigbee技術(shù)原理1 .Zigbee網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)Zigbee技術(shù)是一種低數(shù)據(jù)傳輸速

7、率的無線個域網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)的基本成員稱為設(shè) 備。網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備按照各自作用的不同可以分為協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)、路由器節(jié)點(diǎn)和終端節(jié)點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器是整個網(wǎng)絡(luò)的中心，它的功能包括建立、維持和管理網(wǎng) 絡(luò)，分配網(wǎng)絡(luò)地址等。所以可以將 Zigbee網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器認(rèn)為是整個 Zigbee網(wǎng)絡(luò)的 “大腦”。網(wǎng)絡(luò)路由器主要負(fù)責(zé)路由發(fā)現(xiàn)、消息傳輸、允許其他節(jié)點(diǎn)通過它接 入網(wǎng)絡(luò)。終端節(jié)點(diǎn)通過Zigbee協(xié)調(diào)器或者Zigbee路由器接入到網(wǎng)絡(luò)中，Zigbee 終端節(jié)點(diǎn)主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集或控制功能，但不允許其他節(jié)點(diǎn)通過它接234入網(wǎng)絡(luò)1中。2 .網(wǎng)絡(luò)體系按照OSI模型，Zigbee網(wǎng)絡(luò)分為4層，分為物理層、媒體訪問層（MAC）、網(wǎng)絡(luò) 層（NW

8、K）和應(yīng)用層。其中物理層和 MAC層由標(biāo)準(zhǔn)定義，合稱通信層，網(wǎng)絡(luò)層 和應(yīng)用層由Zigbee聯(lián)盟定義。3 .拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)Zigbee網(wǎng)絡(luò)支持三種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：星型、樹型和網(wǎng)狀型結(jié)構(gòu)。在星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，所有的終端設(shè)備只和協(xié)調(diào)器之間進(jìn)行通信。樹型網(wǎng)絡(luò)由一個協(xié)調(diào)器和多個星型結(jié)構(gòu)連接而成，設(shè)備除了能與自己 的父節(jié)點(diǎn)或子節(jié)點(diǎn)互相通信外，其他只能通過網(wǎng)絡(luò)中的樹型路由完成通信。網(wǎng)狀型結(jié)構(gòu)是在樹型網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上實現(xiàn)的，與樹狀網(wǎng)絡(luò)不同的是，它 允許網(wǎng)絡(luò)中具有路由功能的節(jié)點(diǎn)互相通信，由路由器的路由表完成路由查詢過 程。1 .星型網(wǎng)絡(luò)的形成過程在星型網(wǎng)絡(luò)中，協(xié)調(diào)器作為發(fā)起設(shè)備，協(xié)調(diào)器一旦被激活，它就建立一個自 己的網(wǎng)絡(luò)，并作為

9、PAN協(xié)調(diào)器。路由設(shè)備和終端設(shè)備可以選擇 PAN標(biāo)準(zhǔn)符加入 網(wǎng)絡(luò)。不同PAN標(biāo)準(zhǔn)符的星型網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備之間不能進(jìn)行通信。2 .樹型網(wǎng)絡(luò)的形成過程在樹型網(wǎng)絡(luò)中，由協(xié)調(diào)器發(fā)起網(wǎng)絡(luò)，路由器和終端設(shè)備加入網(wǎng)絡(luò)。設(shè)備加入 網(wǎng)絡(luò)后由協(xié)調(diào)器為其分配16位短地址，具有路由功能的設(shè)備可以擁有自己的子 設(shè)備。但是在樹型網(wǎng)絡(luò)中，子設(shè)備只能和自己的父設(shè)備進(jìn)行通信，如果某終端設(shè)備要與非自己的其他設(shè)備通信，必須經(jīng)過樹型路由進(jìn)行通信。3 .網(wǎng)狀型網(wǎng)絡(luò)的形成過程在網(wǎng)狀型網(wǎng)絡(luò)中，每個設(shè)備都可以與無線通信范圍內(nèi)其他任何設(shè)備進(jìn)行通 信。理論上任何一個設(shè)備都可以定義為 PAN主協(xié)調(diào)器，設(shè)備之間通過競爭的關(guān) 系克爭PAN主協(xié)調(diào)器。物理層

10、和MAC層：標(biāo)準(zhǔn)為低速率無線個人域網(wǎng)定義了 OSI模型最底層的兩 層，即物理層和MAC層，也是Zigbee協(xié)議底部的兩層，因此這兩層也稱為 通信層。物理層負(fù)責(zé)的是主要功能包括：工作頻段分配、信道的分配以及 MAC層服務(wù)提供數(shù)據(jù)服務(wù)和管理服務(wù)。工作頻段的分配定義了兩個物理標(biāo)準(zhǔn)，分別是2450MHz的物理層和868/915MHZ的物理層。 它們基于直接序列擴(kuò)散，使用相同的物理層數(shù)據(jù)包格式，區(qū)別在于工作頻段、調(diào) 制技術(shù)和傳輸速率不同。是全球統(tǒng)一的無需申請的ISM頻段，有助于Zigbee設(shè)備的推廣和生產(chǎn)成本 的降低。此頻段的物理層通過采用高階調(diào)制技術(shù)能夠提供 250kb/s的傳輸速率， 有助于獲得更高

11、的吞吐量、更小的通信延時和更短的周期，達(dá)到節(jié)約能源的目的。另外此頻段提供16個數(shù)據(jù)速率為250kb/s的信道。信道的分配物理層在三個頻段上劃分了 27個信道，信道編號K為026。頻段上劃分了 16個信道，915MHz頻段上有10個信道，868MHz頻段只有1個信道。物理層服務(wù)規(guī)范物理層的主要功能是在一條物理傳輸媒體上， 實現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路實體之間透明的 傳輸各種數(shù)據(jù)比特流。它提供的主要服務(wù)包括：物理層連接的建立、維持與釋放、 物理服務(wù)數(shù)據(jù)單元的傳輸、物理層管理、數(shù)據(jù)編碼。物理層功能涉及“服務(wù)原語” 和“服務(wù)訪問接口”兩個概念，它們的意義如下：服務(wù)原語：Zigbee協(xié)議棧是一種分層結(jié)構(gòu)，從上至下第 N

12、層向第N+1層或 者第N+1層向第N層提供一組操作（也叫服務(wù)），這種“操作”叫做服務(wù)原語， 它一般通過一段不可分割的或者不可中斷的程序?qū)崿F(xiàn)其功能。服務(wù)原語用以實現(xiàn)層和層之間的信息交流。服務(wù)訪問接口：服務(wù)訪問接口（ SAP是某一特定層提供的服務(wù)于上層之間 的接口。這里所說的“接口”是指不同功能層的“通信規(guī)則” ?！胺?wù)原語”和“協(xié)議”的區(qū)別：“協(xié)議”是兩個需要通信的設(shè)備之間的同 一層之間如何發(fā)送數(shù)據(jù)、如何交換幀的規(guī)則，是“橫向”的 ；而“服務(wù)原語”是 “縱向”的層與層之間的一組操作。標(biāo)準(zhǔn)的物理層所實現(xiàn)的功能包括數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收、物理層信道的能量檢 測、射頻收發(fā)器的激活和關(guān)閉、空閑信道評估、鏈路質(zhì)

13、量指示、物理層屬性參數(shù) 的獲取與設(shè)置。這些功能是通過物理層訪問接口來實現(xiàn)的，物理層主要有兩種服 務(wù)接口（ SAP：物理層管理服務(wù)接口（ PLME-SAP, PLME-SA除了負(fù)責(zé)在物理層和 MAC層 之間傳輸管理服務(wù)外，還負(fù)責(zé)維護(hù)物理層 PAN信息庫（PHY PIB。物理層數(shù)據(jù)服務(wù)訪問接口 （PD-SAP ,PD-SA%責(zé)為物理層和MAC層之間提 供數(shù)據(jù)服務(wù)。PLME-SAPF口 PD-SAR!過物理層服務(wù)原語實現(xiàn)物理層的各項功能。數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收是通過PD-SA物供的PD-DATA®語完成的，它可以實現(xiàn) 兩個MAC子層的MAC協(xié)議數(shù)據(jù)單元傳輸。標(biāo)準(zhǔn)專門定義了三個與數(shù)

14、據(jù)相關(guān)的原 語；數(shù)據(jù)請求原語（）和數(shù)據(jù)確認(rèn)原語（）和數(shù)據(jù)指示原語（）。數(shù)據(jù)請求原語有MAC子層產(chǎn)生，主要用于處理 MAC子層的數(shù)據(jù)發(fā)送請求。 語法如下：（PSDULENGTH, PSDU ）其中參數(shù)PSDU為MAC層請求物理層發(fā)送的實際數(shù)據(jù)，PSDULENGTH；待發(fā) 數(shù)據(jù)報文長度。物理層接收該5原語的時候，首先會確認(rèn)底層的射頻收發(fā)器已置 于發(fā)6送打開狀態(tài)，然后控制射頻硬件把數(shù)據(jù)發(fā)送出去。數(shù)據(jù)確認(rèn)原語由物理層發(fā)給 MAC子層，作為對數(shù)據(jù)請求原語的響應(yīng)。語法 如下：5(status)其中原語的參數(shù)status為失敗的原因，即參數(shù)為射頻收發(fā)器置于收發(fā)狀態(tài) (RX-ON或者打開狀態(tài)(TRX-OFF時

15、，將通過數(shù)據(jù)確認(rèn)原語告知上層。否則視 為發(fā)送成功，即參數(shù)為SUCCES胤樣通過原語報告給上層。數(shù)據(jù)指示原語主要用于MAC子層報告接收的數(shù)據(jù)。在物理層成功收到一個 數(shù)據(jù)后，將產(chǎn)生原語通告給 MAC子層。語法如下：(psduLengthPsduppdulinkQuality )其參數(shù)為接收數(shù)據(jù)的長度、實際數(shù)據(jù)和根據(jù)PPDU測得的鏈路質(zhì)量(LQI)。其中LQI與數(shù)據(jù)無關(guān)，是物理層在接收當(dāng)前數(shù)據(jù)報文時鏈路質(zhì)量的一個量化值， 上層可以借助這個參數(shù)進(jìn)行路由選擇。物理能量信道的檢測協(xié)調(diào)器 在構(gòu)建一個新的網(wǎng)絡(luò)時，需要掃描所有信道，然后為網(wǎng)絡(luò)選擇一個空閑的信道，這個過程在底層是借助物理信道能量檢測來完成的。 如

16、果一個信道 被別的網(wǎng)絡(luò)占用，體現(xiàn)在信道能量上的值是不一樣的。標(biāo)準(zhǔn)定義了與之相關(guān)的兩 個原語：能量檢測請求原語()和能量檢測確認(rèn)原語()。能量檢測請求原語由MAC子層產(chǎn)生。能量檢測原語為一個無參原語，語法 如下：()。收到該原語后，如果設(shè)備處于使能狀態(tài)，PLME就指示物理層進(jìn)行能量檢測(ED)。能量檢測確認(rèn)原語由物理層產(chǎn)生，物理層在接收到能量檢測原語后把當(dāng)前狀 態(tài)以及當(dāng)前信道的能量返回給 MAC子層。語法如下：(Status, Energy Level )其中狀態(tài)參數(shù)status將指示能量檢測失敗的原因，如果設(shè)備處于收發(fā)關(guān)閉狀 態(tài)或發(fā)送使能狀態(tài)時，則無法進(jìn)行能量檢測。在具體實現(xiàn)中，一般射頻芯片使

17、用 特定的寄存器存放當(dāng)前的信道狀態(tài)以及信道的能量值。射頻收發(fā)器的激活與關(guān)閉收發(fā)器狀態(tài)設(shè)置請求原語由 MAC子層產(chǎn)生。語法如下：(status)其中參數(shù)為需要設(shè)置的目標(biāo)狀態(tài)，包括射頻接收打開( EX_ON、發(fā)送打開（TX_ON、收發(fā)關(guān)閉（TRX_OFF和強(qiáng)制收發(fā)關(guān)閉（）。物理層在接收到收發(fā)器狀態(tài)設(shè)置確認(rèn)原語后，將射頻設(shè)置為對應(yīng)的狀態(tài)，并通過確認(rèn)原語返回才做結(jié)果。語法如下：（status）其中參數(shù) status 的取值為 SUCCESSRX_ON TRX_OFF TX_ON BUSY_RM BUSY_TX空閑信道評估由于標(biāo)準(zhǔn)的MAC子層采用的是CSMA/CA機(jī)制訪問信道，需要探測當(dāng)前的物 理信道是

18、否關(guān)閉，物理層提供的 CCA檢測功能就是專門為此定義的。此功能定 義了兩個與之相關(guān)的原語：CCA請求原語（）和CCA確認(rèn)原語（）。CCA請求原語由MAC子層產(chǎn)生，語法為：（）,是一個無參的請求原語，用于 向物理層詢問當(dāng)前的信道狀況。在物理層收到該原語后，如果當(dāng)前的射頻收發(fā)狀 況設(shè)置為接收狀態(tài)，將進(jìn)行CCAB作。CCA確認(rèn)原語由物理層產(chǎn)生，語法如下：（status ）通過CCA確認(rèn)原語返回信道空閑或者信道繁忙狀態(tài)。如果當(dāng)前射頻收發(fā)器 處于關(guān)閉狀態(tài)或者發(fā)送狀態(tài)，CCA確認(rèn)原語將對應(yīng)返回TRX_OF或者TX_OM 鏈路質(zhì)量指示高層的協(xié)議往往需要依據(jù)底層的鏈路質(zhì)量來選擇路由，物理層在接收一個報文的時候

19、，可以返回當(dāng)前的LQI值，物理層主要通過底層的射頻硬件支持來獲取 LQL MAC軟件產(chǎn)生的LQI值可以用信號接收強(qiáng)度指示器（RSSI來表示。8物理層屬性參數(shù)的獲取與設(shè)置9在Zigbee協(xié)議棧里面，每一層協(xié)議都維持著一個信息庫（PIB）,用于管理該 層，里面具體放著與該層相關(guān)的一些屬性參數(shù)， 如最大報文長度。在高層可以通 過原語或者修改下一層的信息庫里面的屬性參數(shù)。 物理層也同樣維護(hù)著這樣一個 信息庫，并提供4個相關(guān)原語：屬性參數(shù)獲取請求（）0屬性參數(shù)獲取確認(rèn)原語（）。屬性參數(shù)設(shè)置請求原語（）。屬性參數(shù)設(shè)置確認(rèn)原語（）。MAC 層：物理層負(fù)責(zé)信道的分配，而 MAC層負(fù)責(zé)無線信道的使用方法，它們是

20、構(gòu)建 Zigbee協(xié)議底層的基礎(chǔ)。功能概述標(biāo)準(zhǔn)定義MAC子層具有以下幾項功能：采用CSM/CA機(jī)制來訪問信道。PAN （個域網(wǎng)）的建立和維護(hù)。支持PAN網(wǎng)絡(luò)的關(guān)聯(lián)和解除關(guān)聯(lián)協(xié)調(diào)器產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)信標(biāo)幀，普通設(shè)備根據(jù)信號幀與協(xié)調(diào)器同步。處理和維護(hù)保證。在兩個對等MAC實體間提供可靠鏈路。服務(wù)規(guī)范MAC層包括MAC層管理服務(wù)和數(shù)據(jù)服務(wù)。MAC管理服務(wù)可以提供調(diào)用 MAC層管理功能的服務(wù)接口，同時還負(fù)責(zé)維護(hù)MACPAN信息庫。MAC數(shù)據(jù)服務(wù)可以提供調(diào)用 MAC公共部分子層（MCPS提供的數(shù)據(jù)服務(wù)接 口，為網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)添加協(xié)議頭，從而實現(xiàn) MAC層幀數(shù)據(jù)。除了以上兩個接口外，在 MCPS和MLME之間還隱含了一

21、個內(nèi)部接口，用于MLME調(diào)用MAC管理服務(wù)。MAC子層具有的功能：CSMA/CA的工作原理CSMA/CA機(jī)制實際是在發(fā)送數(shù)據(jù)幀之前對信道進(jìn)行預(yù)約,以免造成信道碰撞問 題。CSMA/CAI供了兩種方式對無線信道共享訪問：送出數(shù)據(jù)前，監(jiān)聽信道的使用情況，維持一段時間后，在等待一段隨機(jī)的 時間后信道依然空閑，送出數(shù)據(jù)。由于每個設(shè)備采用的隨機(jī)時間不同，所以 可以減少沖突的機(jī)會。送出數(shù)據(jù)前，先送一段小小的請求傳送 RTS®文給目標(biāo)端回應(yīng)CTSffi文后才 開始傳送。利用RTS/CTS1手程序，確保傳送數(shù)據(jù)時不會碰撞。PAN的建立和維護(hù)在一個新設(shè)備上電的時候，如果設(shè)備不是協(xié)調(diào)器，它將通過掃描發(fā)現(xiàn)

22、已有的 網(wǎng)絡(luò)，然后選擇一個網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行關(guān)聯(lián)。如果是一個協(xié)調(diào)器設(shè)備，則掃描已有網(wǎng)絡(luò)， 選擇空余的信道與合法的PANID然后構(gòu)建一個新網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)一個設(shè)備在通信過程 中，與其關(guān)聯(lián)的協(xié)調(diào)器失去同步，也需要通過掃描通知其他協(xié)調(diào)器。為了實現(xiàn)這 些功能，標(biāo)準(zhǔn)專門定義了 4種掃描:ED信道掃描、主動信道掃描、被動信道掃描 和孤立信道掃描。相關(guān)原語為請求原語和確認(rèn)返回原語。關(guān)聯(lián)和解決關(guān)聯(lián)“關(guān)聯(lián)”即設(shè)備加入一個網(wǎng)絡(luò)，“解除關(guān)聯(lián)”即設(shè)備從這個網(wǎng)絡(luò)中退出。對 于一般的設(shè)備（路由器或終端節(jié)點(diǎn)），在啟動掃描后，已經(jīng)得到附近各個網(wǎng)絡(luò)參 數(shù)，下一步就是選擇合適的網(wǎng)絡(luò)和協(xié)調(diào)器進(jìn)行關(guān)聯(lián)。信標(biāo)幀在信標(biāo)幀使能的網(wǎng)絡(luò)中，一般設(shè)備通過協(xié)調(diào)器信

23、標(biāo)幀的同步得知協(xié)調(diào)器是否 有發(fā)送給自己數(shù)據(jù)；另外，為了減少設(shè)備的功耗，設(shè)備需要知道信號何時進(jìn)入不 活躍時段，這樣，設(shè)備可以在不活躍時段關(guān)閉射頻， 而協(xié)調(diào)器廣播信號幀打開射 頻。所有的這些操作都需要通過信標(biāo)幀實現(xiàn)精確同步。MAC幀的結(jié)構(gòu)MAC幀即MAC協(xié)議單元，是由一系列字段按照特定的排列而成的。設(shè)計目 標(biāo)是在保持低復(fù)雜度的前提下實現(xiàn)在噪聲信道的可靠數(shù)據(jù)傳輸。MAC層幀結(jié)構(gòu)分為一般格式和特定格式。1 .MAC幀的一般格式結(jié)構(gòu)MAC幀由三部分組成：MAC幀頭（MHR）、MAC有效載荷和 MAC幀尾（MFR） MAC幀頭部分由幀控制字段和幀序號字段組成；MAC有效載荷由地址信息和特定幀類型的有效載荷

24、組成，MAC有效載荷的長度與特定幀類型相關(guān)；MAC幀尾 是檢驗序列（FCS。幀控制幀控制字段的長度為16位，共分為9個子域。幀控制字段的格式如圖:02345679101112131415安全使 能數(shù)據(jù)待 傳確認(rèn)請 求網(wǎng)內(nèi)/ 網(wǎng)際預(yù)留目的地 址模式預(yù)留源地址幀類型子域占3位：000表示信標(biāo)幀10, 001表示數(shù)據(jù)幀，010表示確認(rèn)幀,011表示MAC命令幀，其他取值預(yù)留。安全使能子域占1位：0表示MAC層沒有對該幀做加密處理；1表示該幀使 用了 MACPIB中的密鑰進(jìn)行保護(hù)。數(shù)據(jù)傳指示：1表示當(dāng)前幀之后，發(fā)送設(shè)備還有數(shù)據(jù)要傳送給接收設(shè)備，接 收設(shè)備需要再發(fā)送數(shù)據(jù)請求命令來索取數(shù)據(jù)；0表示發(fā)送數(shù)據(jù)

25、幀的設(shè)備沒有更多 的數(shù)據(jù)要傳送給接收設(shè)備。確認(rèn)請求占1位：1表示接收設(shè)備在接收到該數(shù)據(jù)幀或命令幀后，如果判斷 為有效幀，就要向發(fā)送設(shè)備反饋一個確認(rèn)幀；0表示接收設(shè)備不需要反饋確認(rèn)幀。網(wǎng)內(nèi)/網(wǎng)際子域占1位，表示該數(shù)據(jù)幀是否在同一個 PAN內(nèi)傳輸。目的地址模式子域占2位：00表示沒有源PAN標(biāo)識碼和源地址，01預(yù)留， 10表示源地址是16位短地址，11表示源地址是64位擴(kuò)展地址。幀序號序號是MAC層為每幀制定的唯一順序標(biāo)示碼，幀序號字段長度為 8位。其中信 標(biāo)幀的序號是信標(biāo)序號（BSN。數(shù)據(jù)幀、確認(rèn)幀或MAC命令幀的序號是數(shù)據(jù)信 號（DSN）。目的PAN標(biāo)識碼目的PAN標(biāo)識碼的字段長度為16位，它

26、指定了幀的期望接收設(shè)備所在 PAN的標(biāo) 識。只有幀控制字段中的地址模式不為 0時，幀結(jié)構(gòu)中才存在目的PAN標(biāo)識碼 字段。目的地址字段目的地址是幀的期望接收設(shè)備的地址。只有幀控制字段中目的地址模式非 00時, 幀結(jié)構(gòu)中才存在目的地址字段。源PAN標(biāo)識碼源PAN標(biāo)識碼字段的長度為16位，它制定了幀發(fā)送設(shè)備的PAN標(biāo)識碼。只有當(dāng) 幀控制字段中源地址模式值不為 0,并且網(wǎng)內(nèi)/網(wǎng)際指示位等于0時，幀結(jié)構(gòu)中 才包括含有源PAN標(biāo)識字段。一個設(shè)備的PAN標(biāo)識碼是初始關(guān)聯(lián)到PAN時獲取 的，但是在解決PAN標(biāo)識碼沖突時可能會改變。源地址字段源地址是幀發(fā)送設(shè)備的地址。只有幀控制字段中的源地址模式非00時，幀結(jié)構(gòu)才存在源地址字段。幀有效載荷字段有效