ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議層

　　ZigBee協(xié)議適應(yīng)無(wú)線傳感器的低花費(fèi)、低能量、高容錯(cuò)性等的要求。Zigbee的基礎(chǔ)是IEEE 802.15.4。但I(xiàn)EEE僅處理低級(jí)MAC層和物理層協(xié)議，因此Zigbee聯(lián)盟擴(kuò)展了IEEE，對(duì)其網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議和API進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化。Zigbee是一種新興的短距離、低速率的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。主要用于近距離無(wú)線連接。它有自己的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，在數(shù)千個(gè)微小的傳感器之間相互協(xié)調(diào)實(shí)現(xiàn)通信。

　　ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議層

　　ZigBee堆棧是在IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上建立的，定義了協(xié)議的MAC和PHY層。ZigBee設(shè)備應(yīng)該包括IEEE802.15.4（該標(biāo)準(zhǔn)定義了RF射頻以及與相鄰設(shè)備之間的通信）的PHY和MAC層，以及ZigBee堆棧層：網(wǎng)絡(luò)層（NWK）、應(yīng)用層和安全服務(wù)提供層。

　　ZigBee 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議層共分為 4 層，分別為 PHY 層，MAC 層，NWK 層和 APL層，各層作用的簡(jiǎn)單介紹如下。

　　1. PHY 層-硬件層

　　在 ZigBee 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中，PHY 層位于協(xié)議層的最底層，是距離硬件最近的層，它直接控制并與無(wú)線收發(fā)器通信。PHY 層負(fù)責(zé)激活發(fā)送或接受數(shù)據(jù)包的無(wú)線設(shè)備。PHY 層還選擇信道的頻率并確保該頻道當(dāng)前沒(méi)有被任何一個(gè)其他網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備所使用。

　　作用：?jiǎn)?dòng)和禁用射頻收發(fā)器、傳輸和接收數(shù)據(jù)包、選擇信道頻率、執(zhí)行能量檢測(cè)、CCA、產(chǎn)生LQI。

　　2. MAC 層-介質(zhì)訪問(wèn)控制層

　　MAC 層為 PHY 層和 NWK 層提供了接口，它負(fù)責(zé)產(chǎn)生信標(biāo)和為信標(biāo)（beacon-enabled 網(wǎng)絡(luò)）同步設(shè)備，MAC 層還提供建立連接和解除連接的服務(wù)。

　　作用：如果是協(xié)調(diào)器可以產(chǎn)生信標(biāo)、使用信標(biāo)，同步執(zhí)行CSMA-CA、處理GTS，在兩個(gè)對(duì)等MAC實(shí)體之間（不同設(shè)備）提供可靠的鏈接、PAN關(guān)聯(lián)和接觸關(guān)聯(lián)的服務(wù)、安全支持。

　　3. NWK 層-網(wǎng)絡(luò)層功能

　　NWK 層接口負(fù)責(zé)管理網(wǎng)絡(luò)形成和路徑選擇。路徑選擇就是選擇將信息轉(zhuǎn)發(fā)到目標(biāo)設(shè)備的路徑。ZigBee coordinator 和 router 負(fù)責(zé)發(fā)現(xiàn)和維護(hù)網(wǎng)絡(luò)中的路徑，ZigBee 終端設(shè)備不能執(zhí)行發(fā)現(xiàn)路徑。ZigBee coordinator 或者 router 將代表終端執(zhí)行路徑發(fā)現(xiàn)，ZigBee coordinator 的 NWK 層負(fù)責(zé)建立一個(gè)新的網(wǎng)絡(luò)和選擇網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌?shù)型，星型，或網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌?，ZigBee coordinator 還為網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備分配網(wǎng)絡(luò)地址。

　　作用：配置一個(gè)新的設(shè)備，例如，把新的設(shè)備配置成zigbee協(xié)調(diào)器，或者嘗試加入一個(gè)已經(jīng)存在的網(wǎng)絡(luò)、啟動(dòng)新的網(wǎng)絡(luò)、加入或者離開(kāi)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)、執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)安全、路由信息幀到它們的目的地。（協(xié)調(diào)器或者路由器）、發(fā)現(xiàn)和維護(hù)設(shè)備間的路由、發(fā)現(xiàn)單跳鄰居，并存儲(chǔ)它們的信息（單跳設(shè)備不需要中繼服務(wù)）、分配地址給假如網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備（協(xié)調(diào)器或路由器）

　　4. APL 層-應(yīng)用層

　　APL 層是 ZigBee 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的最高協(xié)議層并且管理應(yīng)用對(duì)象。生產(chǎn)商開(kāi)發(fā)應(yīng)用對(duì)象來(lái)為各種應(yīng)用定制一款設(shè)備，在 ZigBee 設(shè)備中，應(yīng)用對(duì)象控制和管理協(xié)議層，單個(gè)的設(shè)備中最多可以有 240 個(gè)應(yīng)用對(duì)象。

　　在開(kāi)發(fā)一個(gè)應(yīng)用時(shí)，ZigBee 標(biāo)準(zhǔn)提供了使用應(yīng)用框架的選擇。應(yīng)用框架是一系列關(guān)于特定應(yīng)用消息格式和處理動(dòng)作的協(xié)議。使用應(yīng)用框架可以使不同供應(yīng)商開(kāi)發(fā)的同一款應(yīng)用的產(chǎn)品之間有更好的互操作性。

　　包括APS應(yīng)用支持子層、ZDO設(shè)備對(duì)象、AF應(yīng)用框架。

　　APS：保存綁定表、在相互綁定設(shè)備之間傳送消息、管理組地址、映射64位IEEE地址到16位網(wǎng)絡(luò)短地址、提供可靠數(shù)據(jù)傳輸

　　ZDO：定義網(wǎng)絡(luò)角色（協(xié)調(diào)器，路由器或終端設(shè)備）、發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備及其應(yīng)用，初始化或響應(yīng)綁定請(qǐng)求、執(zhí)行安全相關(guān)任務(wù)

　　AF：應(yīng)用對(duì)象運(yùn)行的環(huán)境、一些縮寫的解釋、CCA 空閑信道評(píng)估、LQI 鏈路質(zhì)量指標(biāo)、CSMA-CA 避免沖突的載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn)、GTS 確定時(shí)隙、PAN 個(gè)人局域網(wǎng)