zigbee_MAC_NWK_Layers网络层物理层简介
zigbee 协议栈
zigbee 协议栈Zigbee 协议栈。
Zigbee 是一种无线通信协议，它被设计用于低数据速率、低功耗的应用场景，如智能家居、工业自动化、传感器网络等。
Zigbee 协议栈是指在 Zigbee 网络中的协议层，它定义了 Zigbee 网络中各个节点之间的通信规则和协议。
Zigbee 协议栈主要包括物理层、MAC 层、网络层和应用层。
物理层定义了无线通信的调制解调方式、频率和功率控制等；MAC 层负责数据的传输和接收，以及网络中节点的管理；网络层则负责路由和数据包转发；应用层则定义了具体的应用协议和数据格式。
在 Zigbee 协议栈中，物理层使用了 IEEE 802.15.4 标准，它定义了无线通信的物理层和 MAC 层规范，包括频率、调制方式、数据帧格式等。
MAC 层定义了数据的传输方式，包括信道访问方式、数据帧格式、数据重传机制等。
网络层则定义了路由协议和数据包转发规则，以实现多跳网络的数据传输。
应用层则定义了具体的应用协议，如 Zigbee Home Automation（ZHA）、Zigbee Light Link（ZLL）等。
Zigbee 协议栈的设计遵循了低功耗、低成本、可靠性和安全性的原则。
它采用了分层的设计，使得各个层之间的功能清晰明了，易于实现和维护。
同时，Zigbee 协议栈还支持多种网络拓扑结构，包括星型、网状和混合型网络，以满足不同应用场景的需求。
在实际的应用中，开发人员可以使用 Zigbee 协议栈来快速构建 Zigbee 网络应用。
通过使用 Zigbee 协议栈，开发人员可以方便地实现节点之间的数据通信、网络管理和安全保护，从而加速产品的开发周期和降低开发成本。
总的来说，Zigbee 协议栈是 Zigbee 网络中的核心部分，它定义了 Zigbee 网络中节点之间的通信规则和协议。
通过使用 Zigbee 协议栈，开发人员可以快速构建低功耗、低成本、可靠性和安全性的Zigbee 网络应用，满足不同应用场景的需求。
zigbee通信协议
Zigbee通信协议1. 概述Zigbee是一种低功耗、低数据速率的无线通信协议，用于物联网设备之间的通信。
它基于IEEE 802.15.4标准，适用于各种不同的应用领域，如智能家居、工业自动化和智能农业等。
2. Zigbee网络拓扑结构Zigbee网络采用了星型和网状拓扑结构。
在星型拓扑结构中，设备直接连接到一个中心节点，而在网状拓扑结构中，设备可以直接连接到其他设备，从而形成一个多层次的网络。
3. Zigbee网络协议栈Zigbee网络协议栈由物理层、MAC层、网络层和应用层组成。
•物理层：负责无线信号的传输和接收，定义了无线通信的频率、数据速率和功耗等参数。
•MAC层：提供对物理层的抽象，负责设备之间的无线通信和网络管理。
•网络层：负责设备之间的路由选择和数据包转发。
•应用层：提供各种应用程序所需的服务和功能，如设备发现、数据传输和网络配置等。
4. Zigbee通信机制Zigbee使用CSMA/CA（Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance）机制来进行通信。
每个设备在发送数据之前会先进行信道侦听，如果信道空闲，则设备可以发送数据；如果信道被占用，则设备需要等待一段时间后再次侦听，以避免数据碰撞。
5. Zigbee安全性Zigbee提供了多种安全机制来保护通信过程中的数据安全性和隐私性。
其中包括：•认证：通过设备之间的互相认证，确保只有合法的设备可以加入网络。
•加密：使用对称加密算法对数据进行加密，防止数据被窃取或篡改。
•密钥管理：为每个设备生成唯一的密钥，并定期更新密钥以提高安全性。
6. Zigbee应用领域Zigbee通信协议在各种应用领域都有广泛的应用，下面列举了几个常见的应用领域：•智能家居：Zigbee可以用于连接智能家居设备，如智能灯泡、智能插座和智能门锁等，实现远程控制和自动化功能。
•工业自动化：Zigbee可以用于工业自动化中的传感器网络，实现设备之间的数据采集和监控。
zigbee协议规范
zigbee协议规范ZigBee是一种低功耗、低成本、无线网络通信协议，旨在为物联网设备提供高效的通信方式。
它基于IEEE 802.15.4标准，并使用了一套自己的通信协议规范。
本文将介绍ZigBee协议规范的主要内容及其在物联网领域的应用。
一、ZigBee协议框架ZigBee协议规范采用分层架构，包括应用层、网络层、MAC层和物理层。
应用层负责定义设备之间的应用通信协议，网络层处理设备之间的路由和组网，MAC层管理设备之间的访问和数据传输，物理层负责无线信号的调制和解调。
二、ZigBee网络拓扑结构ZigBee支持多种网络拓扑结构，包括星型、网状、集群树型等。
星型拓扑结构是最简单的，以一个协调器为中心，与多个终端设备直接通信。
网状拓扑结构允许多个设备之间进行直接通信，具有自组织和自修复的能力。
集群树型拓扑结构是一种分层的网络结构，能够实现更高效的数据传输和路由选择。
三、ZigBee通信协议ZigBee协议规范定义了一组通信协议，包括应用层协议、网络层协议、MAC层协议和物理层协议。
其中，应用层协议提供了设备之间的应用通信接口，可根据不同的应用需求进行自定义；网络层协议负责路由选择和组网管理，实现了多跳传输和自动路由；MAC层协议管理设备之间的通信时间和频率，以实现低功耗和高效通信；物理层协议定义了无线信号的调制和解调方式，包括频率、带宽和调制类型等。
四、ZigBee应用领域ZigBee协议规范广泛应用于物联网领域，包括家庭自动化、智能城市、工业控制和农业监测等。
在家庭自动化中，ZigBee可以连接家庭中的各种设备，如灯光、门窗、温度传感器等，实现智能化的控制和管理。
在智能城市中，ZigBee可以应用于智能交通、环境监测和智能能源管理等领域，提高城市的管理效率和生活质量。
在工业控制中，ZigBee可以实现设备之间的无线通信和监测，提高生产效率和安全性。
在农业监测中，ZigBee可以应用于土壤湿度、气象信息等数据的采集和传输，为农业生产提供便利。
zigbee 协议栈
zigbee 协议栈Zigbee是一种基于IEEE 802.15.4标准的无线通信协议，它是一种低功耗、短距离的无线网络协议，可以用于物联网中各种设备的通信。
Zigbee协议栈是指一套软件的层次结构，用于实现Zigbee协议的功能和特性。
Zigbee协议栈由四个层次组成：应用层，网络层，MAC层和物理层。
应用层是Zigbee协议栈的最高层，它提供了应用程序与其他网络层之间的接口。
应用层负责处理数据的收发，以及定义数据的格式和协议。
应用层也负责处理设备与设备之间的通信，例如传感器与控制器之间的通信。
网络层是Zigbee协议栈的中间层，它负责网络的发现和路由选择。
网络层的主要功能是将数据传输到目标设备，以及维护网络拓扑结构。
网络层使用一种叫做AODV（Ad-hoc On-Demand Distance Vector）的路由选择算法来决定数据的传输路径。
MAC层是Zigbee协议栈的第二层，它负责实现对数据的传输和控制。
MAC层的主要功能包括数据的处理、帧的编码和解码、对信道的管理等。
MAC层使用CSMA-CA（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）协议来控制数据的传输，并通过BEACON帧来管理设备之间的通信。
物理层是Zigbee协议栈的最底层，它负责将数据从电子信号转换为无线信号，并传输到接收设备。
物理层的主要功能包括信号的调制和解调、信道编码和解码、信号的传输和接收等。
Zigbee协议栈还支持一种叫做ZDO（Zigbee Device Object）的设备对象。
ZDO是一个与设备相关的软件模块，提供了设备的管理和控制功能。
ZDO负责设备的发现、加入网络、离开网络、重置等操作，并通过指定的应用程序接口来与设备进行通信。
总的来说，Zigbee协议栈是一个非常复杂的系统，包含了多个层次和各种功能。
它通过不同的层次和模块来实现Zigbee协议的各种特性和功能，从而使得物联网设备之间可以方便地进行通信和控制。
zigbee协议位于osi的哪层
竭诚为您提供优质文档/双击可除zigbee协议位于osi的哪层篇一：zigbee无线网络协议层各层的作用zigbee无线网络协议层各层的作用zigbee无线网络协议层共分为4层，分别为phy层，mac 层，nwk层和apl层，各层作用的简单介绍如下。
1.phy层在zigbee无线网络中，phy层位于协议层的最底层，是距离硬件最近的层，它直接控制并与无线收发器通信。
phy 层负责激活发送或接受数据包的无线设备。
phy层还选择信道的频率并确保该频道当前没有被任何一个其他网络中的设备所使用。
2.mac层mac层为phy层和nwk层提供了接口，它负责产生信标和为信标（beacon-enabled网络）同步设备，mac层还提供建立连接和解除连接的服务。
3.nwk层nwk层接口负责管理网络形成和路径选择。
路径选择就是选择将信息转发到目标设备的路径。
zigbeecoordinator 和router负责发现和维护网络中的路径，zigbee终端设备不能执行发现路径。
zigbeecoordinator或者router将代表终端执行路径发现，zigbeecoordinator的nwk层负责建立一个新的网络和选择网络拓扑（树型，星型，或网状网络拓扑），zigbeecoordinator还为网络中的设备分配网络地址。
4.apl层apl层是zigbee无线网络中的最高协议层并且管理应用对象。
生产商开发应用对象来为各种应用定制一款设备，在zigbee设备中，应用对象控制和管理协议层，单个的设备中最多可以有240个应用对象。
在开发一个应用时，zigbee标准提供了使用应用框架的选择。
应用框架是一系列关于特定应用消息格式和处理动作的协议。
使用应用框架可以使不同供应商开发的同一款应用的产品之间有更好的互操作性。
篇二：网络题目+答案选择：1．ip、telnet、udp分别是osi参考模型的哪一层协议？a．1、2、3b．3、4、5c．4、5、6d．3、7、42．如何跟踪Rip路由更新的过程？a．showiprouteb．debugipripc．showipripd．cleariproute*3．Rip的最大跳数是：__________________a．24b．18c．15d．124．ieee802.1qVlan能支持的最大个数为？a．256b．1024c．2048d．40945．在访问列表中,有一条规则如下:access-list131permitipany192.168.10.00.0.0.255eq ftp在该规则中，any的意思是表示：____________ a．检察源地址的所有bit位b．检查目的地址的所有bit位c．允许所有的源地址d．允许255.255.255.2550.0.0.0 6．访问列表是路由器的一种安全策略,你决定用一个标准ip访问列表来做安全控制，以下为标准访问列表的例子为：______________a．access-liststandard192.168.10.23b．access-list10deny192.168.10.230.0.0.0c．access-list101deny192.168.10.230.0.0.0d．access-list101deny192.168.10.23255.255.255.255 7．当Rip向相邻的路由器发送更新时，它使用多少秒为更新计时的时间值？a．30b．20c．15d．258．如果子网掩码是255.255.255.128，主机地址为195.16.15.14，则在该子网掩码下最多可以容纳多少个主机？a．254b．126c．62d．309．ieee802.1q数据帧用多少位表示Vida．10b．11c．12d．1410．如何在R2624路由器上测试到达目的端的路径a．tracertb．pathpingc．tracerouted．ping11．190.188.192.100属于哪类ip地址a．a类b．b类c．c类d．d类e．e类12．Rip对应的端口号是什么a．25b．23c．520d．6913．校园网设计中常采用三层结构，s1908主要应用在哪一层a．核心层b．分布层c．控制层d．接入层14．对应osi参考模型的网络层在tcp/ip定义叫什么名称？a．应用层b．网际层c．会话层d．传输层15．下列哪些访问列表范围符合ip范围的扩展访问控制列表？a．1-99b．100-199c．800-899d．900-99916．stp交换机缺省的优先级为:______________a．0b．1c．32767d．3276817．ieee制定实现stp使用的是下列哪个标准a．ieee802.1wb．ieee802.3adc．ieee802.1dd．ieee802.1x 18．R2624路由器如何验证接口的acl应用a．showintb．showipintc．showipd．showaccess-list 19．数据包丢失一般是由网络_________________引起的。
Zigbee 无线网络协议层各层的作用
Z i g b e e无线网络协议层各层的作用------------------------------------------作者xxxx------------------------------------------日期xxxx【精品文档】ZigBee 无线网络协议层各层的作用ZigBee 无线网络协议层共分为 4 层，分别为 PHY 层，MAC 层，NWK 层和 APL层，各层作用的简单介绍如下。
1.PHY 层在 ZigBee 无线网络中，PHY 层位于协议层的最底层，是距离硬件最近的层，它直接控制并与无线收发器通信。
PHY 层负责激活发送或接受数据包的无线设备。
PHY 层还选择信道的频率并确保该频道当前没有被任何一个其他网络中的设备所使用。
2.MAC 层MAC 层为PHY 层和NWK 层提供了接口，它负责产生信标和为信标（beacon-enabled 网络）同步设备，MAC 层还提供建立连接和解除连接的服务。
3.NWK 层NWK 层接口负责管理网络形成和路径选择。
路径选择就是选择将信息转发到目标设备的路径。
ZigBee coordinator 和 router 负责发现和维护网络中的路径，ZigBee 终端设备不能执行发现路径。
ZigBee coordinator 或者 router 将代表终端执行路径发现，ZigBee coordinator 的 NWK 层负责建立一个新的网络和选择网络拓扑（树型，星型，或网状网络拓扑），ZigBee coordinator 还为网络中的设备分配网络地址。
4.APL 层APL 层是 ZigBee 无线网络中的最高协议层并且管理应用对象。
生产商开发应用对象来为各种应用定制一款设备，在 ZigBee 设备中，应用对象控制和管理协议层，单个的设备中最多可以有 240 个应用对象。
在开发一个应用时，ZigBee 标准提供了使用应用框架的选择。
应用框架是一系列关于特定应用消息格式和处理动作的协议。
ZigBee协议栈学习总结
ZigBee协议栈学习总结近年来，物联网技术发展迅猛，智能家居、智能工厂等应用逐渐普及。
而ZigBee协议作为一种广泛应用于物联网中的低功耗、近距离、网状网络通信协议，受到了广泛的关注和应用。
在ZigBee技术中，协议栈是关键的一环。
本文将对ZigBee协议栈的相关知识进行总结。
一、ZigBee协议栈概述ZigBee协议栈是指在物联网中实现ZigBee通信的软件系统，它包含了多个层级，每个层级负责不同的功能。
ZigBee协议栈分为应用层、网络层、MAC层和物理层，通过这些层级的协同工作，实现了ZigBee设备之间的通信。
1.1 应用层在ZigBee协议栈中，应用层是最上层的一层，负责定义应用数据的传输方式和应用协议。
应用层通过上层应用与下层协议栈进行交互，将上层应用数据封装为ZigBee命令帧发送给网络层。
1.2 网络层网络层是ZigBee协议栈的中间层，负责实现设备的网络发现、路由选择和网络管理等功能。
网络层通过维护网络拓扑结构，实现了ZigBee设备之间的互联互通。
1.3 MAC层MAC层即介质访问控制层，是介于网络层和物理层之间的一层。
MAC层负责管理无线通信信道，实现了数据的可靠传输和统计信息的收集。
1.4 物理层物理层是ZigBee协议栈的最底层，负责处理物理信号的传输和接收。
物理层根据不同的频段和传输速率，将数字信号转换为模拟信号进行无线传输。
二、ZigBee协议栈的工作原理ZigBee协议栈的各层级通过相互协作，实现了物联网设备之间的通信。
协议栈从应用层开始，将上层应用数据经过各层的处理和封装，最终通过物理层进行无线传输。
在接收端，协议栈将接收到的信号依次经过物理层、MAC层、网络层和应用层的解析，最终将数据传递给上层应用进行处理。
三、ZigBee协议栈的特点和优势ZigBee协议栈相较于其他通信协议具有以下特点和优势：3.1 低功耗ZigBee协议栈采用低功耗设计，设备在待机状态下功耗非常低，能够延长设备的使用寿命。
ZIGBEE无线传感网概述
授课内容
Zigbee Alliance\IEEE802.15.4 无线个人局域网络的架构
物理层(PHY)-IEEE802.15.4
媒体存取层(MAC)-IEEE802.15.4
Zigbee网络层
Zigbee应用层
Zigbee协议堆栈
Zigbee Alliance\IEEE 802.15.4
生态上的监控，例如生物栖息地与觅食习惯。
健康应用
将sensor network布署于房子里及人的身上，而达到远距监测人体各项健 康数据及人的各项行为的目的。
sensor可放在病人或药师身上，如此错误的药物处方或是病人拿错药的机
会可以降低。
家庭应用
将含有起动器(actuator)的sensor network布署于家中，可以让人们在远 方或在家里经由因特网作许多家事。
终端机(Device):网络的最终端节点有时也称为End Device通常只负责发送与
接收数据,可为RFD或FFD
一般在IEEE 802.15.4网络拓朴上，功能方面又可区分为两种型态
全功能装置(Full-Function Device；FFD)
FFD之节点具备控制器之功能提供资料交换
精简型装置(Reduced-Function Device；RFD)
的路径传回基地台。
•
此类传感器多为微小及便宜的装置，因而可大量放置于环境中形成一个无线 传感器网络(wireless sensor network)以便进行监控任务，其放置的密度端 看所需的应用为何，可大可小。
zigbee_MAC_NWK_Layers网络层物理层简介PPT课件
型
本
由
记 全由
址
址
提问与解答环节
Questions And Answers
谢谢聆听
·学习就是为了达到一定目的而努力去干, 是为一个目标去 战胜各种困难的过程,这个过程会充满压力、痛苦和挫折
Learning Is To Achieve A Certain Goal And Work Hard, Is A Process To Overcome Various Difficulties For A Goal
➢ 帧结构设计目ห้องสมุดไป่ตู้：
用最低复杂度实现在多噪声无线信道环境下的可靠数据传输。
➢ 通用结构：
由帧头（ MAC header (MHR) ）、负载（ MAC payload ）和帧尾（ MAC footer (MFR) ）三部分组成。 a. 帧头由 帧控制信息、帧序列号和地址信息组成。 b. 负载具有可变长度，具体内容由帧类型决定。 c. 帧尾是帧头和负载数据的16位CRC校验序列
3.3 IEEE 802.15.4 MAC Layer 3.4 The Zigbee NMK Layer
姓名：宋杭科 学号：14720950
IEEE 802.15.4 MAC Layer
1. 分层结构与功能 2. 基于超帧的mac层通信 3. MAC帧结构
MAC Layer
• MLME：MAC Layer Management Entity • MAC-PIB：MAC PAN Information Base
信道无竞争周期(信标使能):
➢ 协调器根据上一个超帧PAN网络中设备申请GTS的情况，将非竞争时段划 分成若干个GTS。
➢ 每个GTS由若干个时槽组成，时槽数目在设备申请GTS时指定。
zigbee协议栈深入详解
zigbee协议栈2010-03-10 15:11zigbee协议栈结构由一些层构成，每个层都有一套特定的服务方法和上一层连接。
数据实体(data entity)提供数据的传输服务，而管理实体(managenmententity)提供所有的服务类型。
每个层的服务实体通过服务接入点(Service AccessPoint．SAP)和上一层相接，每个SAP提供大量服务方法来完成相应的操作。
ZigBee协议栈基于标准的OSI七层模型，但只是在相关的范围来定义一些相应层来完成特定的任务。
IEEE 802．15．4—2003标准定义了下面的两个层：物理层(PHY层)和媒介层(MAC层)。
ZigBee联盟在此基础上建立了网络层(NWK 层)以及应用层(APL层)的框架(framework)。
APL层又包括应用支持子层(Application Support Sub—layer，APS)、ZigBee的设备对象(ZigBee Device 0bjects。
ZD0)以及制造商定义的应用对象。
1物理层(PHY)IEEE802．15．4协议的物理层是协议的最底层，承担着和外界直接作用的任务。
它采用扩频通信的调制方式，控制RF收发器工作，信号传输距离约为50m(室内)或150m(室外)。
IEEE802．15．4．2003有两个PHY层，提供两个独立的频率段：868／915MHz 和2．4GHz。
868／915MHz频段包括欧洲使用的868MHz频段以及美国和澳大利亚使用的915MHz频段，2．4GHz频段世界通用。
2媒体访问控制层(MAC)MAC层遵循IEEE802．15．4协议，负责设备间无线数据链路的建立、维护和结束，确认模式的数据传送和接收，可选时隙，实现低延迟传输，支持各种网络拓扑结构，网络中每个设备为16位地址寻址。
它可完成对无线物理信道的接入过程管理，包括以下几方面：网络协调器(coordinator)产生网络信标、网络中设备与网络信标同步、完成PAN的入网和脱离网络过程、网络安全控制、利用CSMA—CA机制进行信道接入控制、处理和维持GTS(Guaranteed Time Slot)机制、在两个对等的MAC实体间提供可靠的链路连接。
zigbee标准协议
zigbee标准协议Zigbee标准协议。
Zigbee是一种无线通信协议，它被设计用来在低功耗、低数据速率和成本效益的应用中进行通信。
Zigbee协议基于IEEE 802.15.4标准，它使用了工业、科学和医疗（ISM）频段，包括2.4GHz、915MHz和868MHz频段。
Zigbee协议被广泛应用于物联网（IoT）领域，例如智能家居、智能城市、智能农业等。
Zigbee协议具有以下特点：1. 低功耗，Zigbee设备可以长时间运行，因为它们在空闲时进入睡眠模式，只有在需要发送或接收数据时才会唤醒。
这使得Zigbee非常适合电池供电的设备。
2. 自组网，Zigbee设备可以自动组建成网，构建出一个稳定的网络拓扑结构。
当有新设备加入或有设备离开时，网络可以自动调整，保持稳定的通信连接。
3. 安全性，Zigbee协议支持AES-128加密，保护通信数据的安全性。
这使得Zigbee网络非常难以被攻击，保护用户的隐私和数据安全。
4. 灵活性，Zigbee协议支持多种网络拓扑结构，包括星型、网状和混合型拓扑结构，可以满足不同应用场景的需求。
Zigbee协议主要包括物理层（PHY）、介质访问控制层（MAC）、网络层（NWK）和应用层（APL）四个部分。
物理层定义了无线通信的频率、调制方式和传输功率等参数；介质访问控制层负责协调设备之间的数据传输；网络层处理设备之间的路由和数据转发；应用层定义了设备间的通信协议和数据格式。
在Zigbee网络中，有三种主要类型的设备，协调器（Coordinator）、路由器（Router）和终端设备（End Device）。
协调器负责组建网络、管理路由和数据传输；路由器负责数据转发和路由；终端设备是网络中最简单的设备，它们只能和路由器或协调器通信，不能转发数据。
Zigbee协议可以应用于许多领域，例如智能家居中的智能灯光控制、智能门锁、温度传感器等；智能城市中的智能交通信号灯、环境监测设备等；智能农业中的土壤湿度监测、灌溉控制等。
zigbee协议栈
zigbee协议栈
ZigBee协议栈是一种低功耗、近距离、无线通信协议，
它以IEEE 802.15.4标准为基础，支持点对点和星形拓扑网络。
ZigBee协议栈分为物理层、MAC层、网络层和应用层。
物理层：ZigBee的物理层工作于2.4GHz带宽，提供了
16个信道，可以在不同频段工作。
此外，它还支持双向数据
传输、自适应，能够自动优化网络性能。
物理层与MAC层之间的接口在帧结构中定义。
MAC层：ZigBee MAC层是机制，它负责管理网络的访问
控制、组织网络拓扑结构等。
在ZigBee中，通信是按照设备
类型进行的，有一些设备被指定为“协调器”，这些设备负责管理网络中的资源，调度传输时间等。
网络层：ZigBee网络层的主要职责是管理设备之间的通信，为应用层提供稳定的通信基础。
它提供了一组缺省的网络协议，可以在多种不同环境下使用。
应用层：ZigBee应用层是通过使用设备描述文件来定义
应用层协议和服务的标准集合。
通过设备描述文件（或“簇”），应用程序可以访问底层硬件和网络服务。
总之，ZigBee协议栈是一种广泛应用于安防、能源管理、自动化等领域的低功耗、近距离、无线通信协议，能够支持多种应用需求，有着良好的安全性和稳定性。
ZigBee无线网络和收发器MAC
1第三章ZigBee和IEEE 802.15.4协议层——————————————————————物理层的全部内容由outman翻译1.1 ZigBee和IEEE 802.15.4网络层1.2 ZigBee和IEEE 802.15.4物理层这个图含的信息量可能需要贯穿在我们的整个学习过程中了，此处先不详解，只是先作为“上方宝剑”挂出来，这个是整个这一章的脉络。
不过，还是要来认识下这里面的几位关键“人物”的：第一位叫“PHY”――物理层，他是最底层的员工，最终把这些“0”和“1”送到空气中的活就是他干的；第二位叫“MAC”――介质读取控制层（这个家伙肯定是老外，连个像样的中文名都没有）；第三位叫“NWK”――网络层，这是个中层干部，属于实干家型（就是公司里电话最多的那种领导）；第四位叫“APL”――应用层，有同学问了，这层里面怎么这么复杂？说实话，我也还没弄明白呢，不过按常理来说，高层复杂是应该的，到我们的政府机关看看就知道啦~~~另外，下面两层是由IEEE 802.15.4来定义的，而中层领导上的就是由Zigbee 组织来定义的，那什么是我们定义的呢？就是这个“协议栈”上面的，那就是最高最高的领导啦~~~第三章，第一层――“PHY”――物理层1.2.1频率安排首先，我们从干活的这个小兄弟开始认识。
他要把一个比特送到空中，是有几条航线可以选的，就这是所谓的“频道”，每一个频道对应一个频率，而每一个频道又有几种调制方式，我们可以理解为坐不同的“飞机”。
下图是IEEE 802.15.4中对频道的安排：对于这里面的“频道页”的定义，不是太清楚为什么要这样定义，不过我觉得用前面说的“飞机”的概念，更容易理解些。
有三种不同的飞机，每种飞机都可以走0-26，共27条航线，这就是“物理层”在送数据的时候要做出的选择。
其中，0号航线的频率是868MHZ，915M上有10条航线，其频率可以通过下面公式计算：中心频率(MHz) ＝906 + 2 × ( 频道号– 1)同样，2.4G波段上的频率值为：中心频率(MHz) ＝2405 + 5 × ( 频道号– 1)1.2.2能量检测——ED就像航空公司一样，“比特”想要“飞”起来，也是有“航空管制”的，在起飞前要确认下航道有没有被占用，这可不能像开车，塞车了就等会，飞机要在空中停了，那不得掉下来（我小时候总这么想~）。
Zigbee的网络层详细介绍
Zigbee的网络层详细介绍从协议来讲网络层确保底层MAC层的正确操作并为应用层提供接口。
而在Zigbee的网络中，网络层负责网络的架构和数据包的路由，并且按照规划的路径确保数据包可靠地从一个节点发送到另一个节点。
在Zigbee中，路由工作是由协调节点和路由节点共同规划并维护路由路径来保证正常通信。
Zigbee网络由协调节点负责建立，即选择网络组成和选择网络拓扑结构。
在Zigbee中通常有三种网络拓扑结构，即星状结构、树状结构和网状结构。
这三种拓扑结构如图2所示。
图 Zigbee网络拓扑结构星状拓扑是最简单的一种拓扑结构，在Zigbee中，星状拓扑包含了一个协调节点和多个终端节点。
这些终端节点直接且仅和位于网络中心的协调节点相连进行通信。
而两两终端节点需要进行通信时，由协调节点进行转发。
树状拓扑包含了一个协调节点和多个路由节点及终端节点。
协调节点和多个路由节点及终端节点相连，即协调节点作为这些路由节点和终端节点的父节点。
同时，每个路由节点还可以连接其它的路由节点或者终端节点作为其子节点。
需要说明的是，终端节点只能作为子节点而不能作为父节点。
在树状结构中两个节点需要进行通信时，该终端的消息会沿路径树向上传至目标通信节点共同的祖父节点再转发至目标通信节点。
网状拓扑和树状拓扑类似也包含了一个协调节点和多个路由节点及终端节点。
与树状节点不同的是，路由节点间可以相互直接通信，这样就组成了网络状的拓扑结构。
在传送消息时，协调节点和路由节点共同为待通信的两个节点规划最优的路径。
网络拓扑带来的优点有路由更加灵活且优化。
同时整体网络的鲁棒性增强，这是由于即使个别节点出现问题不能工作，还可以选择其它路径来保证通信完成。
应用层是Zigbee网络的最高层，它为Zigbee用户的需求提供服务。
举例来说，一个用户需要获得室内温度和湿度数据，该用户通过Zigbee网络应用层提出请求，之后Zigbee网络应用层向下层逐层传递指令并找到相应的传感器并进行感知获得数据。
ZigBee协议简介
ZigBee协议简介一、ZigBee协议体系结构ZigBee协议基于IEEE802.15.4标准，由IEEE802.15.4和ZigBee联盟共同制定。
ZigBee协议栈由物理层（PHY）、媒体介质访问层（MAC）、网络层（NWK）和应用层（APL）共4层构成，其中PHY层和MAC层由IEEE802.15.4标准工作组制订，而NWK层和APL层由ZigBee联盟自行制订。
每一层都完成其各自特定的任务并且向上一层提供服务，数据服务实体主要负责数据传输服务，管理服务实体则主要负责所有的其他管理服务。
每个服务实体为其上层提供需要的接口都是通过其相应的服务接入点（SAP）实现的，每个SAP所对应的功能通过服务原语来完成，且每个SAP支持许多种不同的服务原语。
ZigBee协议体系结构如图2.1所示：IEEE802.15.4制定终端制造商制定ZigBee联盟制定各层接口图2.1 ZigBee协议体系结构图1物理层（PHY）物理层定义了物理无线信道和MAC 层之间的接口，提供三种不同的通信频段：868MHz-868.6MHz、902MHz-928MHz和2400MHz-24835MHz，以及1个、10个以及16个不同的信道。
物理层提供两种服务：物理层数据服务（PD）和物理层管理服务（PLME）。
通过无线信道的发送和接收以及物理层协议数据单元（PPDU）来实现物理层数据服务。
PLME主要通过调用物理层管理功能函数来提供管理和服务，其中物理层数据服务接入点（PD-SAP）给MAC层提供数据服务接口，而物理层管理实体服务接入点（PLME-SAP）给MAC层提供管理服务接口。
驱动程序为物理层提供的接口是无线射频服务接入点（RF-SAP），从外界接收到数据包后，从物理层中提取信息并通过PD-SAP上传给上层协议。
物理层结构及接口示意图如图2.2所示。
图2.2 物理层结构及接口示意图物理层的主要功能包括：1)ZigBee系统的启动和关闭；2)当前信道的能量检测；3)链路质量信息；4)信道评估与选择；5)传输和接收数据。
zigbee网络体系结构
Zigbee体系Zigbee体系结构由称为层各模块组成。
每一层为其上一层提供特定服务：即因为数据服务实体提供数据传输服务；管理实体提供全部其它管理服务。
每个服务实体经过对应服务接入点（SAP）为其上层提供一个接口，每个服务接入点经过服务原语来完成所对应功效。
Zigbee网络体系结构IEEE仅处理低级MAC层和物理层协议，所以zigbee联盟对其网络层协议和API进行了标注化，zigbee联盟还开发了安全层。
Zigbee物理层物理层定义了物理无线信道和MAC子层之间接口，提供物理层数据服务和物理层管理服务物理层数据服务从无线物理信道上收发数据。
物理管理服务维护一个由物理层相关数据组成数据库。
物理层内容：（1）zigbee激活（2）目前信道能量检测（3）接收链路服务质量信息（4）Zigbee信道接入方法（5）信道频率选择（6）数据传输和接收MAC层：MAC层负责处理全部物理无线信道访问，并产生网络信号、同时信号；支持PAN连接和分离，提供两个对等MAC实体之间可靠链路。
MAC层数据服务：确保MAC协议数据单元在物理层数据服务中正确收发MAC层管理服务：维护一个存放MAC子层协议状态相关信息数据库。
MAC层功效“（1）网络协调器产生信标；（2）和信标同时（3）支持PAN链路建立和断开（4）为设备安全性提供支持（5）信道接入方法采取免冲突载波检测多址接入（CSMA-CA）机制（6）处理和维护保护时隙（GTS）机制（7）在两个对等MAC实体之间提供一个可靠通信链路网络层Zigbee协议栈关键部分在网络层，网络层关键实现节电加入或离开网络、接收或抛弃其它节点、路由查找及传送数据等功效，支持Cluster-Tree等多个路由算法，支持星行、树形、网络拓扑结构。
下图为拓扑结构网络层功效（1）网络发觉（2）网络形成（3）许可设备连接（4）路由器初始化（5）设备网络连接（6）直接将设备同网络连接（7）断开网络连接（8）重新复位设备（9）接收机同时（10）信息库维护应用层Zigbee应用层框架包含应用支持层（ASP）、zigbee设备对象（ADO）和制造商所定义应用对象应用支持层功效包含：维持绑定表、在绑定设备之间传送消息。
ZigBee的介绍
ZigBee的介绍，核心关键内容，核心基本标准，应用一 ZigBee的介绍ZigBee是一种低速短距离传输的无线网络协议。
ZigBee 协议从下到上分别为物理层(PHY)、媒体访问控制层(MAC)、传输层(TL)、网络层(NWK)、应用层(APL)等。
其中物理层和媒体访问控制层遵循IEEE 802.15.4标准的规定。
ZigBee网络主要特点是低功耗、低成本、低速率、支持大量节点、支持多种网络拓扑、低复杂度、快速、可靠、安全。
ZigBee网络中设备的可分为协调器(Coordinator)、汇聚节点(Router)、传感器节点(EndDevice)等三种角色。
与此同时，中国物联网校企联盟认为：zigbee作为一种短距离无线通信技术，由于其网络可以便捷的为用户提供无线数据传输功能，因此在物联网领域具有非常强的可应用性。
ZigBee典型组网二ZigBee的核心关键内容三ZigBee的核心基本标准四ZigBee的应用1 ZigBee实现远距离遥测遥控ZigBee 网络可以通过接口卡等多种方式，与互联网，GPRS网，CDMA1x网以及其它通信系统线连接，从而实现远程操控。
你也可以通过其它网络，将两个或多个局部ZigBee 网络连接在一起。
2 ZigBee技术应用领域ZigBee技术的目标就是针对，工业，家庭自动化，遥测遥控，例如灯光自动化控制，传感器的无线数据采集和监控，油田，电力，矿山和物流管理等应用领域。
3 ZigBee实现工业现场对无线数据传输的要求要求低功耗，低数据量（250KPS），低成本，使用免费的ISM频段（2.4G），高的抗干扰性能的直序扩频通信方式（DSSS），高保密性（64位出厂编号和支持AES-128加密），高集成度和高的可靠性；节点模块之间具有自动动态组网的功能，采用了包括网状网在内的拓扑结构，使用了碰撞避免机制，信息在整个ZigBee网络中通过自动路由的方式进行传输，从而保证了信息传输的可靠性。
ZigBee知识介绍及网络节点的设计
（2）网络地址，长度为16位：用于本地网 络中的设备标识，在每个设备的短地址必 须唯一，当节点加入网络时有其父节点分 配并通过使用短地址进行通信。
网络数据传递机制 (2/3)
在802.15.4标准中,有三种不同的数据转移： A:从终端设备到协调器 B:从协调器到终端设备 C:在对等网络中从一方到另一方
实验步骤
• 1.在ZSensorMonitor中观察网络拓扑结构
实验步骤
• 2.在IAR软件中对开发板进行编程
实验步骤
３.物理地址烧写
• 退出IAR编译环境，对协调器和路由器分别进行物理地址 烧写
实验现象
• 先将协调器上电运行，用超级终端观察信息变化。
总结
在研究ZigBee协议栈的基础之上，进行组 网的研究。研究和分析主要包括以下几方 面内容： 研究并分析了ZigBee网络组网相关知识 CC2530芯片的研究 基于ZigBee协议栈的编程
硬件设计(2/3)
硬件组成概述 • 传感器节点由传感器模块、处理器模块、无线通信模块和
能量供应模块四部分组成。
硬件设计(3/3)
• 传感器节点实物图如下：
软件设计
• 通过组网研究，设计了一个树形网络，其流程图如下
上电运行
初始化
建立 网络
建立 失败
建立成功
LED闪烁4次 串口显示信息
监测 无线信
号 有节点加入
数据 接收完
毕 是
LED闪烁2次 串口显示信息
分配网络 地址
否
进入等待接受状 态
（a）协调器流程图
软件设计
（b）路由器流程图
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NWK Layer
网络层数据实体（NLDE）
具体功能
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，该设备可以是最终的目的通信设备，也可能是通 信链路中的一个中间通信设备。
网络层管理实体（NLME）
① 配置一个新的设备。为保证设备正常工作的需要，设备应该具有足够堆栈， 以满足配置的需要。配置选项包括对一个 ZigBee 协调器和连接一个现有网络 设备的初始化操作。 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ZigBee路由器，具有要求设备同网络断开的能力。 ④ 寻址。ZigBee协调器和ZigBee路由器具有为新加入网络的设备分配地址的能力。 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地传送信息的网络路由能力。 ⑦ 接收控制。具有控制设备接收机接收状态的能力，即控制接收机什么时间接 收，接收时间的长短，以保证MAC层的同步长或者正常接收等。
Z-AODV 能量平衡路由
Z-AODV 算法是针对 AODV 改进。基于路径的能量消耗的路由， 考虑到节能、应用方便性等因素，简化了 AODV 的一些特点， 但仍保持 AODV 的原始功能。
NWK Layer
路由成本
Z-AODV 能量平衡路由
NWK Layer
Mesh路由
1.
mesh路由
3.3 IEEE 802.15.4 MAC Layer
3.4 The Zigbee NMK Layer
姓名：宋杭科
学号：C Layer
1. 分层结构与功能 2. 基于超帧的mac层通信 3. MAC帧结构
MAC Layer
MAC层
分层结构
Medium Access Control，即介质访问 控制子层。与逻辑链路控制LLC组成数据 链路层。 负责把物理层的“0”、“1”比特流组 建成帧；提供对共享介质的访问方法； 分配MAC地址。
NWK Layer
节点类型
1. ZigBee 协调者（ZC） a) 每个ZigBee 网络必须有一个 b) 建立初始化网络信息配置（路由器） 2. ZigBee 路由器(ZR) a) 路由信息管理维护 3. ZigBee 终端节点（ZED） a) 向路由传递数据；睡眠和唤醒
节点和拓扑
网络拓扑结构（Topology）
802.15.4的MAC层
提供两种服务： MAC层数据服务——保证MAC协议数 据单元在物理层数据服务中的正确收发； MAC层管理服务（MLME）——维护 一个存储MAC子层协议状态相关信息的 数据库。
• MLME：MAC Layer Management Entity • MAC-PIB：MAC PAN Information Base
NWK Layer
mesh路由流程图
FFD维护三张路由表：
1. 路由表：包含此条路由下 一跳节点地址，路由状态， 目的地址。 2. 路由搜索表：在路由表建 立过程中存在。
3. 邻居表： 保存一张邻居 节点列表，用来存储此节 点传输范围内其它节点的 信息。
节点交互的分组：
1. 路由请求分组 2. 路由应答分组 3. 路由出错分组
NWK Layer
树路由
NWK Layer
树型地址的路由
树路由
NWK Layer
AODV 能量平衡路由协议
Z-AODV 能量平衡路由
a. AODV(ad-hoc on-demand distance vector) 协议在 DSDV 协 议（逐跳路由、序列号、定期广播机制）基础上，加入了 DSR的按需路由发现和维护机制。 b. 与 DSDV 保存完整的路由表不同的是，AODV 通过建立按需 路由来减少路由广播的次数;与DSR相比，AODV 的好处在于 源路由并不需要包括在每一个数据包中，这样会降低路由 协议的开销。
① 源节点通过广播发送RREQ分组，具有路由功能的节点收到此 信息后，建立反响路由，并转发RREQ分组，并将源节点到此 节点的路由开销添加到路由搜索表和RREQ中 ② 直到目的节点收到此RREQ，根据路由开销选择路由开销最少 的反向路由，将RREP发送给源节点，中间节点收到RREP也要 添加此节点到目的节点的路由开销到路由搜索表和RREP中， 最终到达源节点。路由搜索表清楚，各个节点路由表建立。
信道竞争周期:
超帧
CSMA-CA访问机制：载波侦听多路访问／冲突避免；you can you up, no can you wait ; 信标使能，同步网络，基于时槽slot；非使能，非同步网 络，随机时间（无CFP无协调器，类似ad-hoc）
各设备节点通过CSMA/CA机制来接入信道，（信标帧、数据传送应答帧， 请求应答机制），处于信道竞争周期中的所有的数据发送事务必须在 CAP 结束之前的一个完整帧间间隔内完成。
多点传 源路 送控制 由帧
帧控制域
比特01 帧类 型 2-5 6-7 8 9 安 全 10 源路 由 11 目的IEEE地 址 12 源IEEE地 址 1315 保留
协议版 发现路 多播标 本 由 记
THANKS!
姓名：宋杭科
学号：14720950
The Zigbee NWK Layer
1. 结构与功能 2. 节点和网络拓扑类型 3. 网络路由的实现
NWK Layer
结构位置
NWK Layer
ISO制定的网络层：
解决网络间的通信问题，提供路 由，即最佳路径
结构与功能
ZigBee的网络层
• 主要功能：节点连接和断开网络里 所采用的机制；传输安全性；设备 之间的路由发现和维护和转交 • 向应用层提供服务接入点（SAP）， 网络层提供了两个必要的功能服务 实体——网络层数据实体（NLDE） 和网络层管理实体（NLME）
NWK Layer
mesh路由流程图
NWK Layer
通用网络层帧格式
字节： 2 2 帧控 目的 制 地址 2 源 地 址 1 广播 半径 域 1 0/8 0/8 0/1
NWK帧格式
变长
变长 帧的有 效载荷 网络层 的有效 载荷
广播 目的IEEE 源IEEE 地址 地址 序列 号 网络层帧报头
信道无竞争周期(信标使能):
协调器根据上一个超帧PAN网络中设备申请GTS的情况，将非竞争时段划 分成若干个GTS。 每个GTS由若干个时槽组成，时槽数目在设备申请GTS时指定。
MAC Layer
帧类型：
各类帧结构
IEEE 802.15.4网络共定义了四种类型的帧：信标帧，数据帧，确认帧和MAC 命令帧。
帧结构设计目标：
用最低复杂度实现在多噪声无线信道环境下的可靠数据传输。
通用结构：
由帧头（ MAC header (MHR) ）、负载（ MAC payload ）和帧尾（ MAC footer (MFR) ）三部分组成。 a. 帧头由 帧控制信息、帧序列号和地址信息组成。 b. 负载具有可变长度，具体内容由帧类型决定。 c. 帧尾是帧头和负载数据的16位CRC校验序列
MAC Layer
超帧结构(3+1)：
固定有保证时隙（GTS）
超帧
1. 2. 3. 4.
信标帧（ beacon ）：网络协调器发出；超帧将持续的时间及GTS的分配 信道竞争周期（CAP）：动态调整 信道无竞争周期（CFP）：动态调整，信标使能时才存在 不活跃：设备间不通信，休眠以节能
MAC Layer
ZigBee 网络中将二者结合，使用 Z-AODV 和分等级的树型 （Tree）路由相结合的混合路由方法，构成网格型拓扑结构 （Mesh）的网络。
2. 具体实现方法是在数据帧帧头的DiscoverRouter域指定路由。 该域可以是如下三种值： a) 抑制路由发现： 原路由或tree路由 b) 使能路由发现： 原路由或Z-AODV 路由算法初始化路由发现 c) 强制路由发现： Z-AODV 路由算法初始化路由发现
MAC Layer
802.15.4MAC层主要功能： 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
分层结构
产生网络信标（如果设备是协调器） 使设备与信标同步（根据协调器的信标帧） 信道接入采用CSMA-CA接入机制 处理和维护GTS机制 在对等的MAC实体之间提供一个可靠的通信链路 支持设备与PAN的连接和断开连接（GTS，超帧同步分配时槽） 支持设备的安全性
1. Hierarchical (Tree) Topology 2. mesh topology 3. Star topology
NWK Layer
树型路由机制包括 配置树型地址 和 树型地址的路由
树路由
网络地址分配机制 a) 分布式的地址分配机制，即每个父设备拥有 一个有限的网络地址段，从中选择一些地址 给子设备 b) 根据四个参数—深度(d) 、最大深度(Lm) 、最 大子节点数(Cm)和最大子路由器数(Rm)来计 算新节点的地址，寻址的时候根据地址就能 计算出路径 c) 路由方向—向子节点发送或者向父节点发送。