ZIGBEE架构(ZIGBEE堆栈)-所有层及其功能

无线个域网技术在设备信息量和通信量较少的情况下，以较低的数据传输速率提供稳定、高效的组网环境。在讨论无线个域网在我们之前的帖子中，我们了解了无线个域网技术，其相关的网络拓扑结构、应用、优缺点。从我们离开的地方继续，这篇文章将讨论Zigbee架构(Zigbee堆栈)，它的层，如物理层，MAC层，网络层，应用层及其功能。

什么是Zigbee架构(Zigbee Stack)

Zigbee架构也被称为Zigbee堆栈。它由两层组成，作为Zigbee构建的基础。它们是:

• 基础层
• 应用及界面组

图1 - Zigbee架构(Zigbee Stack)

Zigbee架构中的基础层

该层由IEEE 802.15.4标准定义。物理层和介质访问控制(MAC)层都是Zigbee架构的基础层。

Zigbee架构中的物理层

物理和电气特性由物理层定义。188bet登入官网这一层负责数据的传输和接收。映射信息位并允许它们通过调制和传播技术在空中传播，这是物理层的基本任务。

Zigbee体系结构中物理层的作用

物理层负责以下功能:

• 发射和接收的激活和失效。
• 渠道选择及其评价。
• 发送和接收数据包。
• 通道内的能量检测。

图2 - Zigbee架构(Zigbee Stack)功能

Zigbee架构中的介质访问控制(MAC)层

该层提供物理层和网络层之间的接口。它定义了在同一区域运行的多个802.15.4无线电如何共享无线电波。数据处理和数据管理是MAC层的两个主要功能。

数据处理包括“数据请求”和“数据确认”等功能。MAC层添加目的地址，并传送出数据帧的选项。

当Zigbee网络层调用“数据请求”功能时，数据被格式化成相关的MAC报头，并添加帧长度，即物理报头。数据帧准备好要传输了。

“数据确认”功能的目的是通信传输数据的状态。当传输帧数超过或传输数据没有响应时，发送失败状态。

Zigbee架构中介质访问控制(MAC)层的功能

介质访问控制(MAC)层负责以下工作:

• 信标生成和管理。
• 实现了CSMA-CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)。
• 保证时间血块管理(GTS)。
• 数据帧验证和确认。
• 上层数据传输。

Zigbee体系结构中的应用和接口部分

本节由Zigbee规范定义，包含以下两层内容:

• 网络层
• 应用程序层

Zigbee架构中的网络层

网络层提供MAC层和应用层之间的接口。它负责路由和建立不同的Zigbee网络拓扑结构即星形，网状和树形拓扑结构。

当协调器尝试建立Zigbee网络时，会启动能量扫描以为其新网络找到最佳RF信道。当选择了一个通道后，协调器将分配一个PAN-ID，该id将应用于所有加入网络的设备。

PAN-ID是一个16位的数字，用作网络标识符。只有经过关联过程，节点才能在网络中进行通信。关联函数用于将节点连接到父节点。

图3 - Zigbee架构下的网络节点类型(Zigbee Stack)

当一个节点失去它的父节点时，它被认为是孤立设备。它通常发生在终端设备是移动的，并且超出了范围或由于父设备上的故障。在这种情况下，孤儿扫描是通过广播一个“孤儿通知”命令帧来执行的，这有助于设备找到它的父设备。

如果父节点收到通知命令，它就会向设备响应它的存在，孤儿节点就可以重新加入父节点。因此，网络层保证了传输的真实性和保密性。

Zigbee体系结构中网络层的功能

Zigbee架构中的网络层主要负责以下功能:

• 网络的发起
• 分配节点地址
• 配置新设备
• 提供安全传输

Zigbee架构中的应用层

Zigbee架构中的应用层由以下几个子层组成:

• 应用支持子层
• 应用程序框架

图4 -使用Zigbee架构(Zigbee Stack)的自动化

应用支持子层(APS)

这一层负责为终端设备过滤数据包，检查数据包的重复性，这在支持自动重试的网络中很常见。为了最大限度地提高成功传输的机会，当发送方请求确认时，它执行自动重试。

它涉及到维护绑定表。绑定是节点上的端点与其他节点上的一个或多个端点之间的连接。地址映射将64位MAC地址与Zigbee 16位网络地址相关联。

APS (Application Support Sub Layer)的作用

应用支持子层(APS)负责以下职能:

• 维护绑定表。
• 地址定义、映射和管理。
• 确保设备之间的通信。
• 对未注册的终端设备或配置文件中不匹配的报文进行过滤和重新组装。

应用程序框架

应用程序框架取决于为特定应用程序选择与Zigbee协议交互的供应商。这表示端点是如何实现的，数据请求和数据确认是如何为特定供应商执行的。

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