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ZigBee组网技术-网络层

        ZigBee堆栈是在IEEE 802. 15.4标准的基础上建立的,而IEEE802. 15. 4仅定义了协 议的MAC和PHY层。ZigBee设备应该包括IEEE 802. 15. 4的PHY和MAC层、ZigBee 堆栈层、网络层、应用层及安全服务管理。每个ZigBee设备都与一个模板有关。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串(簇)。设备是以模板定义的,并以应 用对象的形式实现。每个应用对象通过一个端点连接到ZigBee堆栈的余下部分。从应用 角度上看,通信的本质是端点到端点的连接,它们之间的通信叫作串,串就是端点间信息共 享所需的全部属性的容器。   

ZigBee堆栈的余下部分

所有端点都使用应用支持子层提供的服务,APS通过网络层(NWK)和安全服务提供 层与端点连接,并为数据传送、安全和绑定提供服务。APS使用NWK提供服务。NWK负 责设备到设备的通信,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。

        网络层(NWK)提供的功能是保证IEEE 802. 15. 4/ZigBee的MAC子层的正确操作, 并为应用层提供一个合适的服务接口。如图4-24所示,这些服务实体是数据服务和管理服 务。NWK层数据实体(NLDE)通过其相关的SAP、NLDE-SAP,提供了数据传输服务,而 NLME-SAP提供了管理服务。NLME使用NLDE来获得它的一些管理任务,且它还维护 一个管理对象的网络信息库(NIB)。

        网络层数据实体通过网络层数据实体服务接入点提供数据传输服务。网络层管理实体 通过网络层管理实体服务接入点提供网络管理服务。网络层管理实体利用网络层数据实体 完成一些网络的管理工作,并且完成对网络信息库的维护和管理。网络层通过MCPS-SAP 和MLME-SAP接口,为MAC层提供接口,通过NLDE-SAP与NLME-SAP接口为应用层 提供接口服务。

ZigBee网络层参考模型

图4-24网络层参考模型

网络管理实体提供网络管理服务,允许应用与堆栈相互作用。其所提供的服务如下:

(1)配置一个新的设备。为保证设备正常工作的需要,设备应具有足够的堆栈,以满足 配置的需要。配置选项包括对一个ZigBee协调器或者连接一个现有网络设备的初始化的操作。

(2)初始化一个网络。使之具有建立一个新网络的能力。

(3)连接和断开网络。具有连接或者断开一个网络的能力,以及为建立一个ZigBee协调器或者路由器,具有要求设备同网络断开的能力。

ZigBee协调器或者路由器


(4)寻址。ZigBee协调器和路由器具有为新加入网络设备分配地址能力。

(5)邻居设备发现。具有发现、记录和汇报有关一跳邻居设备信息的能力。

(6)路由发现。具有发现和记录有效的传送信息的网络路由的能力。

(7)接收控制。具有控制设备接收状态的能力,即控制接收机什么时间接收、接收时间 的长短,以保证MAC层的同步或正常接收等。

网络层数据实体为数据提供服务,在两个或多个设备之间传送数据时,应用协议数据单 元的格式进行传送,并且这些设备必须在同一个网络中,即在同一个内部个域网中。网络层 数据实体可提供如下服务:

(1)生成网络层协议数据单元(NPDU),网络层数据实体通过增加一个适当的协议头, 从应用支持层协议数据单元中生成网络层的协议数据单元。

(2)指定拓扑传输路由,网络层数据实体能够发送一个网络层的协议数据单元到一个 合适的设备,该设备可能是最终目的通信设备,也可能是在通信链路中的一个中间通信 设备。

(3)确保通信的真实性和机密性安全。