第5章_ZigBee技術原理

1、第5章 Zigbee技術原理5.1 概述概述5.2 Zigbee網絡結構網絡結構5.3 IEEE802.15.4通信層通信層5.4 Zigbee網絡層網絡層5.5 Zigbee應用層應用層理解Zigbee網絡結構。掌握IEEE802.15.4通信層。掌握MAC層和網絡層幀結構。掌握Zigbee網絡層服務規(guī)范。掌握Zigbee應用層規(guī)范。本章主要介紹Zigbee技術原理，這是更深入了解Zigbee協(xié)議的應用以及后續(xù)開發(fā)的基礎。5.1 概述概述Zigbee技術是一種低數(shù)據(jù)傳輸速率的無線個域網，網絡的基本成員稱為設備。網絡中的設備按照各自作用的不同可以分為協(xié)調器節(jié)點、路由器節(jié)點和終端節(jié)點。5.2 Z

2、igbee網絡結構網絡結構Zigbee網絡協(xié)調器是整個網絡的中心，它的功能包括建立、維持和管理網絡，分配網絡地址等。所以可以將Zigbee網絡協(xié)調器認為是整個Zigbee網絡的“大腦”。Zigbee網絡路由器主要負責路由發(fā)現(xiàn)、消息傳輸、允許其他節(jié)點通過它接入到網絡。Zigbee終端節(jié)點通過Zigbee協(xié)調器或者Zigbee路由器接入到網絡中，Zigbee終端節(jié)點主要負責數(shù)據(jù)采集或控制功能，但不允許其他節(jié)點通過它加入到網絡中。本節(jié)將重點介紹Zigbee網絡體系、Zigbee網絡拓撲結構和Zigbee協(xié)議架構。5.2.1 網絡體系 按照OSI模型，Zigbee網絡分為4層，從下向上分別為物理層、媒

3、體訪問控制層(MAC)、網絡層(NWK)和應用層。其中物理層和MAC層由IEEE802.15.4標準定義，合稱IEEE802.15.4通信層；網絡層和應用層由Zigbee聯(lián)盟定義。圖2-1所示為Zigbee網絡協(xié)議架構分層，每一層向它的上層提供數(shù)據(jù)和管理服務。圖5-1 Zigbee網絡體系架構ZigBee堆棧是在IEEE 802.15.4標準基礎上建立的，從下往上依次是物理層，MAC層，網絡/安全層，應用支持子層，應用層。 物理層物理層MAC層層網絡層網絡層安全層安全層應用層應用層應用支持子層應用支持子層ZigBee聯(lián)盟聯(lián)盟IEEE 802.15.4用戶用戶硬件實現(xiàn)硬件實現(xiàn)ZigBee平臺通信

4、棧平臺通信棧應用層應用層5.2.2 拓撲結構Zigbee網絡支持三種拓撲結構：星型、樹型和網狀型結構，如圖5-2所示。其中：在星型拓撲結構中，所有的終端設備只和協(xié)調器之間進行通信。樹型網絡由一個協(xié)調器和多個星型結構連接而成，設備除了能與自己的父節(jié)點或子節(jié)點互相通信外，其他只能通過網絡中的樹型路由完成通信。圖5-2 Zigbee網絡拓撲結構網狀型網絡是在樹型網絡的基礎上實現(xiàn)的。與樹狀網絡不同的是，它允許網絡中所有具有路由功能的節(jié)點互相通信，由路由器中的路由表完成路由查尋過程。（1）. 星型網絡的形成過程在星型網絡中，協(xié)調器作為發(fā)起設備，協(xié)調器一旦被激活，它就建立一個自己的網絡，并作為PAN協(xié)調器

5、。路由設備和終端設備可以選擇PAN標識符加入網絡。不同PAN標識符的星型網絡中的設備之間不能進行通信。（2）. 樹型網絡的形成過程在樹型網絡中，由協(xié)調器發(fā)起網絡，路由器和終端設備加入網絡。設備加入網絡后由協(xié)調器為其分配16位短地址，具有路由功能的設備可以擁有自己的子設備。但是在樹型網絡中，子設備只能和自己的父設備進行通信，如果某終端設備要與非自己父設備的其他設備通信，必須經過樹型路由進行通信。（3）. 網狀型網絡的形成過程在網狀型網絡中，每個設備都可以與在無線通信范圍內的其他任何設備進行通信。理論上任何一個設備都可定義為PAN主協(xié)調器，設備之間通過競爭的關系競爭PAN主協(xié)調器。但是在實際應用中

6、，用戶往往通過軟件定義協(xié)調器，并建立網絡，路由器和終端設備加入此網絡。當協(xié)調器建立起網絡之后，其功能和網絡中的路由器功能是一樣的，在此網絡中的設備之間都可以相互進行通信。5.2.3 協(xié)議架構（重點、難點）協(xié)議架構（重點、難點）Zigbee網絡協(xié)議層與層之間通過服務接入點(SAP)進行通信。 SAP是某一特定層提供的服務與上層之間的接口。 大多數(shù)層有兩個接口：數(shù)據(jù)服務接口和管理服務接口。數(shù)據(jù)服務接口的目標是向上層提供所需的常規(guī)數(shù)據(jù)服務；管理服務接口的目標是向上層提供訪問內部層參數(shù)、配置和管理數(shù)據(jù)服務。Zigbee協(xié)議體系架構是在IEEE802.15.4標準的基礎上建立的，IEEE802.15.4

7、標準定義了Zigbee協(xié)議的物理層和MAC層。因此Zigbee設備應該包括IEEE802.15.4的物理層和MAC層以及Zigbee堆棧層，其中Zigbee堆棧層包括Zigbee聯(lián)盟定義的網絡層和應用層以及安全服務商提供的安全服務層。1. 物理層和MAC層IEEE802.15.4標準為低速率無線個人域網定義了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IEEE 802.15.4通信層。圖5-3 Zigbee協(xié)議體系架構2. 網絡層網絡層提供保證IEEE802.15.4 MAC層正確工作的能力，并為應用層提供合適的服務接口，包括數(shù)據(jù)服務接口數(shù)據(jù)服務

8、接口(MCPS)和管理服務接口管理服務接口(MLME)。數(shù)據(jù)服務接口的作用數(shù)據(jù)服務接口的作用主要有兩點： 一是為應用支持子層的數(shù)據(jù)添加適當?shù)膮f(xié)議頭以便產生網絡協(xié)議數(shù)據(jù)單元。 二是根據(jù)路由拓撲結構，把網絡數(shù)據(jù)單元發(fā)送到通信鏈路的目的地址設備或通信鏈路的下一跳地址。管理服務接口的作用管理服務接口的作用有以下兩點：提供的服務包括配置新設備、創(chuàng)建新網絡、設備請求加入或者離開網絡。允許Zigbee協(xié)調器或路由器請求設備離開網絡、尋址、路由發(fā)現(xiàn)等功能。3. 應用層應用層包括三部分：應用支持子層應用支持子層(APS)、Zigbee設備對象（ZDO）和廠商定義的應用對象。應用支持子層提供了網絡層和應用層之間的

9、接口，包括數(shù)據(jù)服務接口數(shù)據(jù)服務接口和管理服務接口管理服務接口。其中管理服務接口提供設備發(fā)現(xiàn)服務和綁定服務，并在綁定的設備之間傳送消息。Zigbee設備對象設備對象功能包括：定義設備在網絡中的角色(比如協(xié)調器、路由器或終端設備)，發(fā)起和響應綁定請求，在網絡設備之間建立安全機制。另外，還負責發(fā)現(xiàn)網絡中的設備，并且向他們提供應用服務。廠商定義的應用對象功能包括：提供一些必要函數(shù)，為網絡層提供合適的服務接口。另外一個重要的功能是應用者可以在這層定義自己的應用對象。IEEE802.15.4規(guī)范滿足國際標準組織(ISO)開放系統(tǒng)互聯(lián)(OSI)參考模式，它定義了Zigbee的物理層和物理層和MAC層層。5.

10、3 IEEE802.15.4通信層通信層5.3.1 物理層物理層負責的主要功能包括：工作頻段的分配，信道的分配以及為MAC層服務提供數(shù)據(jù)服務和管理服務。1. 工作頻段的分配IEEE802.15.4定義了兩個物理標準，分別是2450MHz(一般稱為2.4GHz)的物理層和868/915MHz的物理層。它們基于直接序列擴頻，使用相同的物理層數(shù)據(jù)包格式，區(qū)別在于工作頻段、調制技術和傳輸速率的不同。2.4GHz是全球統(tǒng)一的無需申請的ISM頻段，有助于Zigbee設備的推廣和生產成本的降低。此頻段的物理層通過采用高階調制技術能夠提供250kb/s的傳輸速率，有助于獲得更高的吞吐量、更小的通信延時和更短的

11、周期，達到節(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。868MHz是歐洲的ISM頻段，915MHz是美國的ISM頻段，這兩個頻段的引入避免了2.4GHz附近各種無線通信設備的相互干擾。868MHz的傳輸速率為20kb/s，915MHz的傳輸速率是40kb/s。這兩個頻段上無線信號傳播損耗較小，可以降低對接收靈敏度的要求，獲得較遠的通信距離。在868/915MHz頻段中，868MHz支持1個數(shù)據(jù)速率為20kb/s的信道，915MHz支持10個數(shù)據(jù)速率為40kb/s的信道。2. 信道的分配IEEE802.15.4物理層在三個頻段上劃分了27個信道，信道編號k為026。2.4

12、GHz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。27個信道的中心頻率和對應的信道編號定義如下：3. 物理層服務規(guī)范物理層服務規(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)鏈路實體之間透明地傳輸各種數(shù)據(jù)比特流。它提供的它提供的主要服務主要服務包括：物理層連接的建立、維持與釋放，物理服務數(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“服務原語”和“服務訪問接口”兩個概念，它們的意義如下所述。 服務原語：服務原語：Zigbee協(xié)議棧是一種分層結構，從下至上第從下至上第N層向第層向第N + 1層或者第層或者第N + 1層向第層向第N層提供一組操作

13、層提供一組操作(也也叫服務叫服務)，這種，這種“操作操作”叫做服務原語叫做服務原語。它一般通過一段不可分割的或不可中斷的程序實現(xiàn)其功能。服務原語用以實現(xiàn)層和層之間的信息交流。 服務訪問接口服務訪問接口：服務訪問接口(Service Access Point，SAP)是某一特定層提供的服務與上層之間的接口。這里所說的“接口接口”是指不同功能層的是指不同功能層的“通信規(guī)則通信規(guī)則”。例如，物理層服務訪問接口是通過射頻固件和硬件提供給MAC層與無線信道之間的通信規(guī)則。服務訪問接口是通過服務原語實現(xiàn)的，其功能是為其他層提供具體服務。注意：這里要區(qū)分區(qū)分“服務原語服務原語”和和“協(xié)議協(xié)議”的區(qū)別的區(qū)別：

14、“協(xié)議”是兩個需要通信的設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“服務原語”是“縱向”的層和層之間的一組操作。IEEE 802.15.4標準的物理層所實現(xiàn)的功能物理層所實現(xiàn)的功能包括數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收、物理信道的能量檢測、射頻收發(fā)器的激活與關閉、空閑信道評估、鏈路質量指示、物理層屬性參數(shù)的獲取與設置。這些功能是通過物理層服務訪問接口來實現(xiàn)的，物理層主要有兩種服務接口(SAP)：物理層管理服務訪問接口管理服務訪問接口(Physical Layer Management Entity，簡稱，簡稱PLME-SAP)，PLME-SAP除了負責在物理層和MAC層之間傳輸管理服務

15、之外，還負責維護物理層PAN信息庫(PHY PIB)。物理層數(shù)據(jù)服務訪問接口(Physical Data SAP，簡稱PD-SAP)，PD-SAP負責為物理層和MAC層之間提供數(shù)據(jù)服務。PLME-SAP和PD-SAP通過物理層服務原語實現(xiàn)物理層的各種功能，如圖2-4所示。圖2-4 物理層參考模型4. 數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收數(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-SAP提供的PD-DATA原語完成的，它可以實現(xiàn)兩個MAC子層的MAC協(xié)議數(shù)據(jù)單元(MAC Protocol Data Unit，MPDU)傳輸。IEEE802.15.4標準專門定義了三個與數(shù)據(jù)相關的原語原語：數(shù)據(jù)請求原語(PD-DATA

16、.Request)，數(shù)據(jù)確認原語(PD-DATA. comfirm)數(shù)據(jù)指示原語(PD-DATA.Indication)。語法見P18內容5. 物理能量信道的檢測物理能量信道的檢測協(xié)調器在構建一個新的網絡時構建一個新的網絡時，需要掃描所有信道(在MAC層這種掃描稱作ED_SCAN)，然后為網絡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借助物理信道能量檢測來完成的完成的。如果一個信道被別的網絡占用，體現(xiàn)在信道能量上的值是不一樣的。IEEE802.15.4標準定義了與之相關的兩個原語：能量檢測請求原語(PLME_ED.request)能量檢測確認原語(PLED-ED.confirm

17、)。能量檢測請求原語由MAC子層產生。能量檢測請求原語為一個無參的原語，語法如下：PLME-ED.request( )。收到該原語后，如果設備處于接收使能狀態(tài)，PLME就指示物理層進行能量檢測(ED)。能量檢測確認原語由物理層產生，物理層在接收到能量檢測原語后把當前信道狀態(tài)以及當前信道的能量值返回給MAC子層。語法如下：PLME-ED.confirm( status, Energy Level )其中狀態(tài)參數(shù)status將指示能量檢測失敗的原因(TRX_OFF或TX_ON)，如果設備處于收發(fā)關閉狀態(tài)(TRX_OFF)或發(fā)送使能狀態(tài)(TX_ON)時，則無法進行能量檢測。在具體實現(xiàn)中，一般射頻芯片

18、會使用特定的寄存器存放當前的信道狀態(tài)以及信道的能量值。 注意：在Zstack協(xié)議棧中，用戶往往會提前指定信道的使用，以便于Zigbee網絡的管理和維護。6. 射頻收發(fā)器的激活與關閉射頻收發(fā)器的激活與關閉為了滿足低功耗要求，在不需要無線數(shù)據(jù)收發(fā)時，可以選擇關閉底層射頻收發(fā)器。802.15.4標準定義了兩個相關的原語：收發(fā)器狀態(tài)設置請求原語收發(fā)器狀態(tài)設置請求原語(PLME-SET-TRX-STATE. request) 收發(fā)器狀態(tài)設置確認狀態(tài)設置確認原語(PLME-SET-TRX-STATE.confirm)收發(fā)器狀態(tài)設置請求原語由MAC子層產生。語法如下：PLME-SET-TRX-STATE.r

19、equest( status )其中參數(shù)為需要設置的目標狀態(tài)目標狀態(tài)，包括：射頻接收打開 (RX_ON)、發(fā)送打開 (TX_ON)、收發(fā)關閉 (TRX_OFF)強行收發(fā)關閉 (FORCE_TRX_OFF)。物理層在接收到收發(fā)器狀態(tài)設置確認收發(fā)器狀態(tài)設置確認原語后，將射頻設置為對應的狀態(tài)，并通過設置確認原語返回才做結果。語法如下：PLME-SET-TRX-STATE.confirm( status )其中參數(shù)status的取值為SUCCESSRX_ONTRX_OFFTX_ONBUSY_RX或BUSY_TX。7. 空閑信道評估空閑信道評估(Clear Channel Assessment，CCA)

20、由于802.15.4標準的MAC子層采用的是CSMA/CA機制訪問信道，需要探測當前的物理信道是否空閑需要探測當前的物理信道是否空閑，物理層提供的CCA檢測功能就是專門為此而定義的。此功能定義的兩個與之相關的原語為：CCA請求原語(PLME-CCA.request)CCA確認原語(PLME-CCA.confirm)。CCA請求原語由MAC子層產生，語法為：PLME-CCA.request()，是一個無參的請求原語無參的請求原語，用于向物理層詢問當前的信道狀況。在物理層收到該原語后，如果當前的射頻收發(fā)狀態(tài)設置為接收狀態(tài)，將進行CCA操作(讀取物理芯片中相關的寄存器狀態(tài))。CCA確認原語由物理層產

21、生，語法如下：PLME-CCA.confirm( status )通過CCA確認原語返回信道空閑或者信道繁忙狀態(tài)空閑或者信道繁忙狀態(tài)。如果當前射頻收發(fā)器處于關閉狀態(tài)或者發(fā)送狀態(tài)，CCA確認原語將對應返回TRX_OFF或或TX_ON。8. 鏈路質量指示鏈路質量指示高層的協(xié)議往往需要依據(jù)底層的鏈路質量來選擇路由，物理層在接收一個報文的時候，可以順帶返回當前的LQI值，物理層主要通過底層的射頻硬件支持來獲取LQI。MAC軟件產生的軟件產生的LQI值可以用信號接收強度指示器(RSSI)來表示。9. 物理層屬性參數(shù)的獲取與設置物理層屬性參數(shù)的獲取與設置在Zigbee協(xié)議棧里面，每一層協(xié)議都維護著一個信息

22、庫(PAN information base，PIB)用于管理該層，里面具體存放著與該層相關的一些屬性參數(shù)，如最大報文長度等。在高層可以通過原語獲取或者修改下一層的信息庫里面的屬性參數(shù)。IEEE802.15.4物理層也同樣維護著這樣一個信息庫，并提供4個相關原語：屬性參數(shù)獲取獲取請求(PLME-GET.request)。屬性參數(shù)獲取獲取確認原語(PLME-GET.confirm)。屬性參數(shù)設置設置請求原語(PLME-SET.request)。屬性參數(shù)設置設置確認原語(PLME-SET.confirm)。5.3.2 MAC層前述物理層負責信道的分配，而而MAC層負責無線信層負責無線信道的使用方式

23、道的使用方式，它們是構建Zigbee協(xié)議底層的基礎。1. MAC功能功能概述IEEE802.15.4標準定義MAC子層具有以下幾項功能：采用CSMA/CA機制來訪問信道。PAN(Personal Area Network，個域網)的建立和維護。支持PAN網絡的關聯(lián)(即加入網絡)和解除關聯(lián)(退出網絡)。 協(xié)調器產生網絡信標幀，普通設備根據(jù)信標幀與協(xié)調器同步。處理和維護保證GTS(Guaranteed Time Slot，同步時隙)。在兩個對等MAC實體間提供可靠鏈路。 2. MAC層服務規(guī)范MAC層包括MAC層管理服務(MLME)和數(shù)據(jù)服務(MCPS)。MAC層參考模型如圖2-5所示。圖2-5

24、MAC層參考模型MAC管理服務可以提供調用MAC層管理功能的服務接口，同時還負責維護MAC PAN信息庫(MAC PIB)。MAC數(shù)據(jù)服務可以提供調用MAC公共部分子層(MCPS)提供的數(shù)據(jù)服務接口，為網絡層數(shù)據(jù)添加協(xié)議頭網絡層數(shù)據(jù)添加協(xié)議頭，從而實現(xiàn)實現(xiàn)MAC層幀數(shù)據(jù)層幀數(shù)據(jù)。除了以上兩個外部接口外，在MCPS和MLME之間還隱含了一個內部接口內部接口，用于MLME調用MAC管理服務。MAC子層具體功能子層具體功能的實現(xiàn)如下所述。 1) CSMA/CA的工作原理 2) PAN的建立和維護 3) 關聯(lián)和解除關聯(lián)4) 信標幀5.3.3 MAC幀的結構MAC幀即MAC協(xié)議數(shù)據(jù)單元(MPDU)，是由

25、一系列字段按照特定的順序排列而成的。設計目標是在保持低復雜度的前提下實現(xiàn)在噪聲信道上的可靠數(shù)據(jù)傳輸。MAC層幀結構分為一般格式和特定格式。1. MAC幀的一般結構MAC幀的一般格式，即所有的MAC幀都由三部分組成：MAC幀頭(MHR)、MAC有效載荷和MAC幀尾(MFR)。如圖2-6所示。圖2-6 MAC幀的一般格式其中，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(例如數(shù)據(jù)幀、命令幀、信標幀、確認幀)的有效載荷組成，MAC有效載荷的長度與特定幀類型相關(例如確認幀的有效載荷部分長度為0)；MAC幀尾是校驗序列(FCS)。圖2-6中的各部分解釋如下。1) 幀控制

26、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2-7所示。幀類型子域占3位：000表示信標幀，001表示數(shù)據(jù)幀，010表示確認幀，011表示MAC命令幀，其他取值預留。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中的密鑰進行保護。數(shù)據(jù)待傳指示：1表示在當前幀之后，發(fā)送設備還有數(shù)據(jù)要傳送給接收設備，接收設備需要再發(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)幀的設備沒有更多的數(shù)據(jù)要傳送給接收設備。確認請求占1位：1表示接收設備在接收到該數(shù)據(jù)幀或命令幀后，如果判斷其為有效幀，就要向發(fā)送設備反饋一個確認幀；0表示接收設備不需要反饋確認幀。網內

27、/網際子域占1位，表示該數(shù)據(jù)幀是否在同一PAN內傳輸。如果該指示位為1且存在源地址和目的地址，則MAC幀中將不包含源PAN標識碼字段；如果該指示位為0且存在源地址和目的地址，則MAC幀中將包含PAN標識碼和目的PAN標識碼。目的地址模式子域占2位：00表示沒有目的PAN標識碼和目的地址，01預留，10表示目的地址是16位短地址，11表示目的地址是64位擴展地址。如果目的地址模式為00且?guī)愋陀蛑甘驹搸皇谴_認幀或信標幀，則源地址模式應非零，暗指該幀是發(fā)送給暗指該幀是發(fā)送給PAN協(xié)調器的協(xié)調器的，PAN協(xié)調器的PAN標識碼與源PAN標識碼一致。源地址模式子域占2位：00表示沒有源PAN標識碼和源

28、地址，01預留，10表示源地址是16位短地址，11表示源地址是64位擴展地址。如果源地址模式為00且?guī)愋陀蛑甘驹搸皇谴_認幀，則目的地址模式應非零，暗指該幀是由與目的PAN標識碼一致的PAN協(xié)調器發(fā)出的。2) 幀序號序號是MAC層為每幀制定的唯一順序標示碼，幀序號字段長度為8位。其中信標幀的序號是信標序號(BSN)。數(shù)據(jù)幀、確認幀或MAC命令幀的序號是數(shù)據(jù)信號(DSN)。3) 目的PAN標識碼目的PAN標識碼字段長度為16位，它指定了幀的期望接收設備所在PAN的標識。只有幀控制字段中目的地址模式不為0時，幀結構中才存在目的PAN標識碼字段。4) 目的地址字段目的地址是幀的期望接收設備的地址。

29、只有幀控制字段中目的地址模式非00時，幀結構中才存在目的地址字段。5) 源PAN標識碼源PAN標識碼字段長度為16位，它制定了幀發(fā)送設備的PAN標識碼。只有當幀控制字段中源地址模式值不為0，并且網內/網際指示位等于0時，幀結構中才包含有源PAN標識字段。一個設備的PAN標識碼是初始關聯(lián)到PAN時獲得的，但是在解決PAN標識碼沖突時可能會改變。6) 源地址字段源地址是幀發(fā)送設備的地址。只有幀控制字段中的源地址模式非00時，幀結構才存在源地址字段。7) 幀有效載荷字段有效載荷字段的長度是可變的，因幀類型的不同而不同。如果幀控制字段中的安全使能位為1，則有效載荷長度是受到安全機制保護的數(shù)據(jù)。8) F

30、CS字段FCS字段是對MAC幀頭和有效載荷計算得到的16位CRC校驗碼。2. MAC特定幀格式MAC幀特定格式包括信標幀、數(shù)據(jù)幀、確認幀和命令幀。1) 信標幀信標幀信標幀實現(xiàn)網絡中設備的同步工作和休眠，建立PAN主協(xié)調器。信標幀的格式如圖2-8所示，包括MAC幀頭、有效載荷和幀尾。其中幀頭由幀控制字段、序號和地址信息組成，信標幀中的地址信息只包含源設備的PANID和地址。負載數(shù)據(jù)單元由四部分組成，即超幀配置、超幀配置、GTS、待處理地址、待處理地址和信標有效載荷信標有效載荷，具體描述如下。超幀配置：超幀指定發(fā)送信標的時間間隔、是否發(fā)送信標以及是否允許關聯(lián)。信標幀中超幀描述字段規(guī)定了這個超幀的持

31、續(xù)時間、活躍部分持續(xù)時間以及競爭訪問時持續(xù)時間、活躍部分持續(xù)時間以及競爭訪問時段持續(xù)時間段持續(xù)時間等信息。GTS分配字段：GTS配置字段長度是8位，其中02位是GTS描述計數(shù)器子域，位36預留，位7是GTS子域。GTS分配字段將無競爭時段劃分為若干個GTS，并把每個GTS具體分配給每個設備。待處理地址：待處理地址列出了與協(xié)調者保存的數(shù)據(jù)相對應的設備地址。一個設備如果發(fā)現(xiàn)自己的地址出現(xiàn)在待轉發(fā)數(shù)據(jù)目標地址字段里，則意味著協(xié)調器存有屬于它的數(shù)據(jù)，所以它就會向協(xié)調器發(fā)出傳送數(shù)據(jù)的MAC幀請求。信標幀有效載荷：信標幀載荷數(shù)據(jù)為上層協(xié)議提供數(shù)據(jù)傳輸接口。Guaranteed Time Slots2) 數(shù)

32、據(jù)幀數(shù)據(jù)幀數(shù)據(jù)幀用來傳輸上層發(fā)到MAC子層的數(shù)據(jù)。它的負載字段包含了上層需要傳送的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)負載傳送至MAC子層時，被稱為MAC服務數(shù)據(jù)單元。它的首尾被分別附加了MAC幀頭(MHR)和MAC幀尾(MFR)信息。數(shù)據(jù)幀的格式如圖2-9所示。圖2-9 數(shù)據(jù)幀的格式3) 確認幀確認幀確認幀的格式如圖2-10所示，由MHR和MFR組成。其中確認幀的序列號應該與被確認幀的序列號相同，并且并且負載長度為負載長度為0。4) 命令幀命令幀命令幀用于組建PAN網絡，傳輸同步數(shù)據(jù)等，命令幀的格式如圖2-11所示。其中命令幀標識字段指示所使用的MAC命令，其取值范圍為0 x010 x09。MAC幀頭部分。MAC命令

33、幀的幀頭部分包括幀控制字段、幀序號字段和地址信息字段。命令幀標識字段指示所使用的MAC命令命令，各幀標識的命令名稱如表2-1所示。表5-1 MAC命令幀Zigbee網絡層的主要作用是負責網絡的建立、允許設備加入或離開網絡、路由的發(fā)現(xiàn)和維護。5.4 Zigbee網絡層網絡層5.4.1 功能概述Zigbee網絡層主要實現(xiàn)網絡的建立、路由的實現(xiàn)以及網絡地址的分配。Zigbee網絡層的不同功能由不同的設備完成。其中Zigbee網絡中的設備有三種類型，即協(xié)調器、路由器和終端節(jié)點，分別實現(xiàn)不同的功能。協(xié)調器協(xié)調器具有建立新網絡的能力。協(xié)調器和路由器協(xié)調器和路由器具備允許設備加入網絡或者離開網絡、為設備分配

34、網絡內部的邏輯地址、建立和維護鄰居表等功能。Zigbee終端節(jié)點終端節(jié)點只需要有加入或離開網絡的能力即可。5.4.2 服務規(guī)范網絡層內部由兩部分組成，分別是網絡層數(shù)據(jù)實體網絡層數(shù)據(jù)實體(NLDE)和網絡層管理實體網絡層管理實體(NLME)，如圖2-12所示。網絡層數(shù)據(jù)實體通過訪問服務接口NLDE-SAP為上層提供數(shù)據(jù)服務。網絡層管理實體通過訪問服務接口NLME-SAP為上層提供網絡層的管理服務，另外還負責維護網絡層信息庫。圖5-12 網絡層參考模型1. 網絡層數(shù)據(jù)實體網絡層數(shù)據(jù)實體(NLDE)NLDE可提供數(shù)據(jù)服務以允許一個應用在兩個或多個設備之間來傳輸應用協(xié)議，這些設備必須在同一個網絡中。N

35、LDE可提供以下服務類型。通用的網絡協(xié)議數(shù)據(jù)單元(NPDU)：NLDE可以通過附加一個適當?shù)膮f(xié)議頭適當?shù)膮f(xié)議頭，并從應用支持子層PDU中產生NPDU。特定的拓撲路由特定的拓撲路由：NLDE能夠傳輸給NPDU一個適當?shù)脑O備。這個設備可以是最終的傳輸目的地，也可以是交流鏈中通往最終目的地的下一個設備。2. 網絡層管理實體網絡層管理實體(NLME)NLME提供一個管理服務來允許一個應用和協(xié)議棧相連接，用來提供以下服務。配置一個新設備配置一個新設備：網絡層管理實體可以依據(jù)應用操作的要求來完全配置協(xié)議棧。設置配置包括開始設備作為Zigbee協(xié)調器或加入一個存在的網絡。開始一個網絡開始一個網絡：網絡層管理

36、實體可以建立一個新的網絡。加入或離開一個網絡加入或離開一個網絡：網絡層管理實體可以加入或者離開一個網絡，使Zigbee的協(xié)調器和路由器能夠允許終端節(jié)點離開網絡。分配地址分配地址：使Zigbee協(xié)調器和路由器可以分配地址給新加入網絡的設備。鄰居表發(fā)現(xiàn)鄰居表發(fā)現(xiàn)：去發(fā)現(xiàn)、記錄和報告設備的一跳鄰居表的相關信息。路由的發(fā)現(xiàn)路由的發(fā)現(xiàn)：可以通過網絡來發(fā)現(xiàn)以及記錄傳輸路徑，并記錄在路由表中。接收控制接收控制：當接收者活躍時，網絡層管理實體可以控制接收時間的長短并使MAC子層同步或直接接收。5.4.3 幀結構幀結構網絡層協(xié)議數(shù)據(jù)單元(NPDU)即網絡層幀的結構，如圖2-13所示。網絡層協(xié)議數(shù)據(jù)單元(NPDU

37、)結構由網絡層幀報頭和網絡層的有效載荷兩部分組成。網絡層幀報頭包含幀控制、地址信息、廣播半徑域、廣播序列號、多點傳送控制等信息，其中地址信息包括目的地址、源地址、IEEE目的地址和IEEE源地址。圖2-13 網絡層數(shù)據(jù)幀的格式在Zigbee網絡協(xié)議中定義了兩種類型的幀結構，即網絡層數(shù)據(jù)幀和網絡層命令幀。下面主要介紹網絡層數(shù)據(jù)幀內的各個子域。1) 幀控制域幀控制子域的格式如圖2-14所示。圖2-14 幀控制子域的結構各子域詳細說明如下：幀類型子域占2位，00表示數(shù)據(jù)幀，01表示命令幀，1011保留。協(xié)議版本子域占4位，為Zigbee網絡層協(xié)議標準的版本號。在一個特殊設備中使用的協(xié)議版本應作為網絡

38、層屬性nwkProtocolVersion的值，在Zstack-CC2530-2.5.1A中版本號為2。發(fā)現(xiàn)路由子域占2位，00表示禁止路由發(fā)現(xiàn)，01表示使能路由發(fā)現(xiàn)，10表示強制路由發(fā)現(xiàn)，11保留。廣播標記占1位，0表示為單播或者廣播，1表示組播。安全子域占1位，當該幀為網絡層安全操作使能時(即加密時)，安全子域的值為1，當安全子域在另一層執(zhí)行或者完全失敗時(即未加密時)，值為0。源路由子域占1位，1表示源路由子幀在網絡報頭中存在。如果源路由子幀不存在，則源路由子域值為0。IEEE目的地址為1時，網絡幀報頭包含整個IEEE目的地址。IEEE源地址為1時，網絡幀報頭包含整個IEEE源地址。2)

39、 目的地址目的地址長度域為2個字節(jié)。如果幀控制域的廣播標志子域值為0，那么目的地址域值為16位的目的設備網絡地址或者廣播地址。如果廣播標志子域值為1，目的地址域為16位目的組播的Group ID。3) 源地址在網絡層幀中必須有源地址，其長度是2個字節(jié)，其值是源設備的網絡地址。4) 半徑域半徑域總是存在的，它的長度為1字節(jié)。當設備每接收一次幀數(shù)據(jù)時，廣播半徑即減1，廣播半徑限定了傳輸半徑的范圍。5) 廣播序列號域每個幀中都包含序列號域，其長度是1字節(jié)。每發(fā)送一個新的幀，序列號值即加1。幀的源地址和序列號子域是1對，在限定了序列號1字節(jié)的長度內是唯一的標識符。6) IEEE目的地址如果存在IEEE

40、目的地址域，它將包含在網絡層地址頭中的目的地址域的16位網絡地址相對應的64位IEEE地址中。如果該16位網絡地址是廣播或者組播地址，那么IEEE目的地址不存在。7) IEEE源地址如果存在IEEE源地址域，則它將包含在網絡層地址頭中的源地址域的16位網絡地址相對應的64位IEEE地址中。8) 多點傳送控制多點控制域是1字節(jié)長度，且只有廣播標志子域值是1(即組播)時才存在。其結構如圖2-15所示。圖2-15 多點控制子域的結構9) 源路由幀源路由幀只有在幀控制域的源路由子域的值是1時，才存在源路由幀子域。它分為3個子域：應答計數(shù)器(1個字節(jié))、應答索引(1個字節(jié))以及應答列表(可變長)。應答計

41、數(shù)器子域表示包含在源路由幀轉發(fā)列表中的應答數(shù)值。應答索引子域表示傳輸數(shù)據(jù)包的應答列表子域的下一轉發(fā)索引。這個域被數(shù)據(jù)包的發(fā)送設備初始化為0，且每轉發(fā)一次就加1。應答列表子域是節(jié)點的短地址列表，用來為源路由數(shù)據(jù)包尋找目的轉發(fā)節(jié)點。10) 幀有效載荷幀有效載荷的長度是可變的，包含的是上層的數(shù)據(jù)單元信息。Zigbee的應用層由應用支持子層(APS)、Zigbee設備對象、Zigbee應用框架(AF)、Zigbee設備模板和制造商定義的應用對象等組成。5.5 Zigbee應用層應用層5.5.1 幾個概念1. 節(jié)點地址和端點號節(jié)點地址：地址類型有兩種，64位IEEE地址(即MAC地址，是全球唯一的)和1

42、6位網絡地址(又稱短地址或網絡短地址，是設備加入網絡后，由網絡中的協(xié)調器分配給設備的網絡短地址)。端點號：端點號(也簡稱端點)是Zigbee協(xié)議棧應用層的入口，它是為實現(xiàn)一個設備描述而定義的一組群集。每個Zigbee設備可以最多支持240個端點，即每個設備上可以定義240個應用對象，端點0被保留用于設備對象(ZDO)接口，端點255被保留用于廣播，端點241245被保留用于將來擴展使用。2. 間接通信和直接通信間接通信：指各個節(jié)點通過端點的“綁定”建立通信關系，這種通信方式不需要知道目標節(jié)點的地址信息，包括IEEE地址或網絡短地址，Zstack底層將自動從棧的綁定表中查找目標設備的具體網絡地址

43、并將其發(fā)送出去。綁定是指兩個節(jié)點在應用層上建立起來的一條邏輯鏈路，關于綁定的詳細信息參見第6章。直接通信：該方式不需要節(jié)點之間通過綁定建立聯(lián)系，它使用節(jié)點地址作為參數(shù)，調用適當?shù)膽媒涌趤韺崿F(xiàn)通信。直接通信的關鍵點之一在于節(jié)點地址的獲得(獲取IEEE地址或網絡短地址)。由于協(xié)調器的網絡短地址是固定為0 x0000的，因此直接通信常用于設備和協(xié)調器之間的通信。3. 簇簇(cluster)可以由用戶自定義，用于代表消息的類型。當一個任務接收到消息后，會對消息進行處理，但不同的應用有不同的消息，簇是為了將這些消息區(qū)分開而定義的(關于簇的使用參見第6章)。4. 設備發(fā)現(xiàn)在Zigbee網絡中，一個設備通

44、過發(fā)送廣播或者帶有特定單播地址的查詢，從而發(fā)現(xiàn)另一設備的過程稱為設備發(fā)現(xiàn)。設備發(fā)現(xiàn)有兩種類型：第一種是根據(jù)IEEE地址；第二種是短地址已知的單播發(fā)現(xiàn)和短地址未知的廣播發(fā)現(xiàn)。接收到查詢廣播或單播發(fā)現(xiàn)信息的設備，根據(jù)Zigbee設備類型的不同作出不同方式的響應。Zigbee終端設備：根據(jù)請求發(fā)現(xiàn)類型的不同，發(fā)送自己的IEEE地址或短地址。Zigbee路由器：發(fā)送所有與自己連接的設備的IEEE地址或者短地址作為響應。Zigbee協(xié)調器：發(fā)送IEEE地址或者短地址，或與它連接的設備的IEEE地址或短地址作為響應。5. 服務發(fā)現(xiàn)在Zigbee網絡中，某設備為發(fā)現(xiàn)另一終端設備提供服務的過程稱為服務發(fā)現(xiàn)。服

45、務發(fā)現(xiàn)可以通過對某一給定設備的所有端點發(fā)送服務查詢來實現(xiàn)，也可以通過服務特性匹配來實現(xiàn)。服務發(fā)現(xiàn)過程是Zigbee協(xié)議棧中設備實現(xiàn)服務接口的關鍵。通過對特定端點的描述符的查詢請求和對某種要求的廣播查詢請求等，可以使應用程序獲得可用的服務。6. 綁定綁定是一種兩個(或多個)應用設備之間信息流的控制機制，在Zstack協(xié)議棧中被稱為源綁定。所有需要綁定的設備都必須執(zhí)行綁定機制。綁定允許應用程序發(fā)送一個數(shù)據(jù)包而不需要知道目標地址。應用支持子層從它的綁定表中確定目標地址，然后將數(shù)據(jù)繼續(xù)向目標應用或者目標組發(fā)送。5.5.2 應用支持子層應用支持子層(APS)負責應用支持子層協(xié)議數(shù)據(jù)單元APDU的處理、數(shù)

46、據(jù)傳輸管理和維護綁定列表。應用支持子層(APS)通過一組通用的服務為網絡層和應用層之間提供接口，這一組服務可以被Zigbee設備對象和制造商定義的應用對象使用，包括應用支持子層數(shù)據(jù)服務(APSDE)和應用支持子層管理服務(APSME)，如圖2-16所示。圖5-16 應用支持子層的參考模型應用支持子層數(shù)據(jù)服務(APSDE)通過“應用支持子層數(shù)據(jù)服務訪問接口(APSDE-SAP)”提供應用層數(shù)據(jù)單元(APDU)的處理服務，即APDU要取得應用層PDU，并為應用層PDU加入合適的協(xié)議頭生成APSDU。應用支持子層管理實體(APSME)通過“應用支持子層管理服務訪問接口”提供設備發(fā)現(xiàn)、設備綁定和應用層

47、數(shù)據(jù)庫的管理等服務，主要提供應用程序與協(xié)議棧進行交互的管理服務和對象的綁定服務。另外，還提供應用層信息庫(AIB)管理，即從設備的AIB中獲取和設置參數(shù)的能力；安全管理，即使用密鑰來建立與其他設備的可靠關系。5.5.3 應用框架Zigbee設備中應用對象駐留的環(huán)境稱為應用框架(Application Framework，英文簡稱AF)。在應用框架中，應用程序可以通過APSDE-SAP發(fā)送、接收數(shù)據(jù)，通過“設備對象公共接口”實現(xiàn)應用對象的控制與管理。應用支持子層數(shù)據(jù)服務接口(APSDE-SAP)提供的數(shù)據(jù)服務包括數(shù)據(jù)傳輸請求、確認、指示等原語。數(shù)據(jù)請求原語用于在對等的應用實體間實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。確認

48、原語報告“數(shù)據(jù)請求原語”執(zhí)行的結果。指示原語用來指示APS向目的應用對象的數(shù)據(jù)傳送。Zigbee應用框架給各個用戶自定義的應用對象提供了模板式的活動空間，為每個應用對象提供了鍵值匹配(KVP)服務和報文(MSG)服務。1. Zigbee協(xié)議棧模板每個Zigbee設備都與一個特定的模板有關，這些模板定義了設備的應用環(huán)境、設備類型以及用于設備間通信的簇，比如應用環(huán)境為智能家居，那么就可以建立一個智能家居的模板。不過Zigbee模板不是隨意定義的，它們的定義由Zigbee聯(lián)盟負責。Zigbee聯(lián)盟定義了三種模板，分別為Zigbee協(xié)議棧模板、ZigbeePRO模板以及特定網絡模板，在Zstack協(xié)議

49、棧中使用了這三種模板。Zigbee協(xié)議棧模板的定義詳見第6章。Zigbee的三種類型的模板可以按使用限制分為：私有、公開和共用。每個模板都有一個模板標識符，此標識符必須是唯一的。如果需要定義滿足特定需要的模板，開發(fā)商必須向Zigbee聯(lián)盟申請模板標識符。建立模板應考慮到能夠覆蓋一定的應用范圍，不至于造成模板標識符的浪費。申請模板標識符后，可以為模板定義設備描述、簇標識符和服務類型(鍵值匹配和報文服務)屬性。單個的Zigbee設備可以支持多個模板，提供定義的簇標識符和設備描述符。這些簇標識符和端點標識符通過設備地址和端點地址來實現(xiàn)。設備地址：包含有IEEE地址和短地址的無線收發(fā)裝置。端點地址：設

50、備中的不同應用端點號代表。一個設備中最多可以有240個端點。在設備中怎樣部署端點由應用程序開發(fā)者決定，應能保證結構簡單，能夠滿足服務發(fā)現(xiàn)的需要。應用程序被安置在端點，它有一個簡單描述符。通過簡單描述符和服務發(fā)現(xiàn)機制才能實現(xiàn)服務發(fā)現(xiàn)、綁定及功能互補的設備之間的信息交換。服務發(fā)現(xiàn)是建立在模板標識符、輸入簇標識符表和輸出簇標識符表的基礎上的。2. 功能描述Zigbee應用框架的功能可以簡單概括為組合事務、接收和拒絕。1) 組合事務應用框架幀結構允許將若干個單獨的事務組合在一個幀內，這一組事務稱為組合事務。只有共享相同服務類型和簇標識符的事務才能組合事務幀。組合事務幀的長度不能超過最大允許長度。當接收

51、到組合事務幀時，設備將按順序處理每一個事務。對于需要應答的事務，將分別構造和發(fā)送響應幀。發(fā)送的組合事務響應幀長度應在APS幀允許的長度之內，如果超過允許的長度，則應將這個組合響應幀分成若干個響應幀。2) 接收和拒絕應用框架首先從APS接收的幀進行過濾處理，然后，檢查該幀的目的端點是否處于活動狀態(tài)。如果目的端點處于非活動狀態(tài)，則將該幀丟棄；如果目的端點處于活動狀態(tài)，則應用框架將檢查幀中的模板標識符是否與端點的模板標識符匹配。如果匹配，將幀的載荷傳送給該端點，否則丟棄該幀。5.5.4 設備對象在Zigbee協(xié)議中，應用程序可以通過端點0與Zigbee堆棧的其他層通信，從而實現(xiàn)對各層的初始化和配置，

52、附屬在端點0的對象(端點0負責的功能集)被稱為Zigbee設備對象(Zigbee Device Object，ZDO)。ZDO提供應用對象、模板和應用支持子層(APS)之間的接口，標識一類基本功能。它處在應用框架和應用支持子層(APS)之間，滿足Zigbee協(xié)議棧中所有應用操作的公共需求。ZDO通過端點0，利用APSDE_SAP實現(xiàn)數(shù)據(jù)服務，利用APSME_SAP實現(xiàn)管理服務。這些公共接口在應用框架中提供設備管理、發(fā)現(xiàn)、綁定和安全功能。1. 設備對象描述Zigbee設備對象(ZDO)使用應用支持子層(APS)和網絡層提供的服務實現(xiàn)Zigbee協(xié)調器、路由器和終端設備的功能。ZDO的功能包括：初

53、始化應用支持子層、網絡層和其他Zigbee設備層；匯聚來自端點應用的信息，以實現(xiàn)設備和服務發(fā)現(xiàn)、網絡管理、綁定管理、安全管理、節(jié)點管理等功能。它執(zhí)行端點號為1240的應用端點的初始化。ZDO包括5個功能： 設備發(fā)現(xiàn)和服務發(fā)現(xiàn)，該對象在所有設備中都必須實現(xiàn)。網絡管理，該對象在所有設備中都必須實現(xiàn)。綁定管理，可選。安全管理，可選。節(jié)點管理，可選。這些對象在應用支持層和網絡層的支持下實現(xiàn)以下功能。1) 設備發(fā)現(xiàn)和服務發(fā)現(xiàn)ZDO支持在一個PAN中的設備和服務發(fā)現(xiàn)。Zigbee協(xié)調器、Zigbee路由器和Zigbee終端節(jié)點的具體功能如下：對于即將進入睡眠狀態(tài)下的Zigbee終端節(jié)點，ZDO的設備發(fā)現(xiàn)和

54、服務發(fā)現(xiàn)功能將它的IEEE地址、短地址、活動端點、簡單描述符、節(jié)點描述符和功率描述符等上載并保持在其連接的協(xié)調器或者路由器上，以便能夠在這些設備處于睡眠狀態(tài)時實現(xiàn)設備發(fā)現(xiàn)和服務發(fā)現(xiàn)。對于Zigbee協(xié)調器或路由器，它們代替與其連接的、處于睡眠狀態(tài)的子設備，對設備發(fā)現(xiàn)和服務發(fā)現(xiàn)請求作出響應。對于所有的Zigbee設備，應支持來自其他設備的設備發(fā)現(xiàn)和服務發(fā)現(xiàn)，能夠實現(xiàn)本地應用程序需要的設備發(fā)現(xiàn)和服務發(fā)現(xiàn)請求。例如：Zigbee協(xié)調器或路由器基于IEEE地址的單播查詢，被詢問的設備返回其IEEE地址，也可包括與其連接的設備的網絡地址；Zigbee協(xié)調器或者路由器也可以發(fā)出基于網絡地址的廣播查詢，被詢

55、問的設備返回其短地址，在需要的情況下也可以包括與其連接的設備的網絡地址。服務發(fā)現(xiàn)有以下幾種方式：基于網絡地址與活動端點的查詢，被詢問的設備回答設備的端點號。基于網絡地址或者廣播地址，與包括在ProfileID(端點的剖面ID)中的服務匹配；或者還可以使用端點的輸入/輸出簇，特定的設備將ProfileID與其活動端點逐一進行匹配檢查。然后使用原語作出回答。根據(jù)網絡地址、節(jié)點描述或者功率描述的查詢，特定的設備返回其節(jié)點描述符及其端點。基于網絡地址、端點號和簡單描述符的查詢，該地址的設備返回簡單描述符及其端點?；诰W絡地址、符合描述符或用戶描述符的查詢。該功能是可選的，如果設備支持該功能，則被查詢的

56、設備發(fā)送自己的符合描述符或者用戶描述符。2) 安全管理安全管理確定是否使用安全功能，如果使用安全功能，則必須完成建立密鑰、傳輸密鑰和認證工作。安全管理涉及如下操作：從信任中心處獲得主密鑰。建立與信任中心之間的鏈路密鑰。以安全的方式從信任中心獲得網絡密鑰。為網絡中確定為信息目的地的設備建立鏈路密鑰和主密鑰。Zigbee路由器可以通知信任中心有設備與網絡建立了連接。3) 網絡管理這項功能按照預先的配置或者設備安裝時的設置，將設備啟動為協(xié)調器、路由器或終端設備。如果是路由器或終端設備，則設備應具備選擇連接的PAN及執(zhí)行信道掃描功能。如果是協(xié)調器或者路由器，則它將具備選擇未使用的信道，以建立一個新的P

57、AN功能。在網絡沒有建立時，最先啟動的為協(xié)調器。 網絡管理的功能如下：給出需要掃描的信道類表，缺省的設置是工作波段的所有信道。管理掃描過程，以確定鄰居網絡，識別其協(xié)調器和路由器。選擇信道，啟動一個新的PAN，或者選擇一個已存在的網絡并與這個網絡建立連接。支持重新與網絡建立連接。支持直接加入網絡，或通過代理加入。支持網絡管理實體，允許外部的網絡管理。4) 綁定管理綁定管理完成如下功能：配置建立綁定表的存儲空間，空間的大小由應用程序或者安裝過程中的參數(shù)確定。處理綁定請求，在APS綁定表中增加或者刪除綁定表項。支持來自外部應用程序的接觸綁定請求。協(xié)調器支持終端設備的綁定請求。5) 節(jié)點管理對于Zigbee協(xié)調器和路由器，節(jié)點管理涉及以下操作：允許遠方管理命令實現(xiàn)網絡發(fā)現(xiàn)。提供遠方管理命令，以獲取路由表和綁定表。提供遠方管理命令，以使設備或另一個設備離開網絡。提供遠方管理命令，以獲取遠方設備鄰居的LQI。2. 設備對象行為Zigbee網絡中的設備類型有三種：協(xié)調器、路由器和終端節(jié)點。