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ZigBee堆栈架构解析

www.cechina.cn2010.03.17阅读 5305

        引言:ZigBee标准定义了一种堆栈协议,这种协议能够确保无线设备在低成本、低功耗和低数据速率网络中的互操作性。本文简要说明ZigBee标准中规定的ZigBee堆栈结构。



        图1: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给出了这些组件的概况。
        ZigBee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)。每个应用对象通过一个端点连接到ZigBee堆栈的余下部分www.cechina.cn,它们都是器件中可寻址的组件。
        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控制工程网版权所有,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2就是设备及其接口的一个例子:
        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CONTROL ENGINEERING China版权所有,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CONTROL ENGINEERING China版权所有,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。
        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www.cechina.cn,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。
        关于服务接入点
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