无线传感器第六章

1、第第6 6章章传感器网络协议的技术标准传感器网络协议的技术标准6.1 6.1 技术标准的意义技术标准的意义 无线传感器网络的价值就在于它的低成本和可以大量部署。无线传感器网络的价值就在于它的低成本和可以大量部署。为了降低产品成本、扩大市场和实现规模效益，传感器网络的某为了降低产品成本、扩大市场和实现规模效益，传感器网络的某些特征和共性技术必须实现标准化，这样来自不同产商的产品才些特征和共性技术必须实现标准化，这样来自不同产商的产品才能协同工作。能协同工作。 无线传感器网络的标准化工作受到了许多国家及国际标准组无线传感器网络的标准化工作受到了许多国家及国际标准组织的普遍关注，已经完成了一系列草案

2、甚至标准规范的制定。其织的普遍关注，已经完成了一系列草案甚至标准规范的制定。其中最出名的就是中最出名的就是IEEE 802.15.4/ZigBeeIEEE 802.15.4/ZigBee规范，它甚至已经被一部规范，它甚至已经被一部分研究及产业界人士视为传感器网络的标准。分研究及产业界人士视为传感器网络的标准。IEEE 802.15.4IEEE 802.15.4定义定义了短距离无线通信的物理层及链路层规范，了短距离无线通信的物理层及链路层规范，ZigBeeZigBee则定义了网络则定义了网络互联、传输和应用规范。互联、传输和应用规范。 目前传感器网络标准化工作的两个公认成果是目前传感器网络标准化

3、工作的两个公认成果是IEEE 1451IEEE 1451接口接口标准和标准和IEEE 802.15.4IEEE 802.15.4低速率无线个域网协议。低速率无线个域网协议。6.2 IEEE 14516.2 IEEE 1451系列标准系列标准1 1、IEEE 1451IEEE 1451标准的诞生标准的诞生 基于各种现场总线标准的分布式测量和控制系统得到了广泛的基于各种现场总线标准的分布式测量和控制系统得到了广泛的应用，这些系统所采用的控制总线网络多种多样、千差万别，其内应用，这些系统所采用的控制总线网络多种多样、千差万别，其内部结构、通讯接口、通讯协议等各不相同。部结构、通讯接口、通讯协议等各不

4、相同。 目前市场上在通讯方面所遵循的标准主要包括目前市场上在通讯方面所遵循的标准主要包括IEEE 803.2(IEEE 803.2(以以太网太网) )、IEEE 802.4(IEEE 802.4(令牌总线令牌总线) )、IEEE FDDI(IEEE FDDI(光纤分布式数据界面光纤分布式数据界面) )、TCP/IP(TCP/IP(传输控制协议传输控制协议/ /互联协议互联协议) )等，以此来连接各种变送器（包等，以此来连接各种变送器（包括传感器和执行器），要求所选的传感器括传感器和执行器），要求所选的传感器/ /执行器必须符合上述标准执行器必须符合上述标准总线的有关规定。总线的有关规定。 一般

5、说来，这类测控系统的构成可以采用如图所一般说来，这类测控系统的构成可以采用如图所示的结构来描述。示的结构来描述。 计算机计算机 路由器路由器 智能传感器节点智能传感器节点 其它网络系统其它网络系统 压力压力 智能传感器节点智能传感器节点 智能传感器节点智能传感器节点 智能传感器节点智能传感器节点 温度温度 阀门阀门 继电器继电器 控制网络总线控制网络总线 IEEE 1451 IEEE 1451系列标准是由系列标准是由IEEEIEEE仪器和测量协会的传感器技术委仪器和测量协会的传感器技术委员会发起制订的。由于现场总线标准不统一，各种现场总线标准员会发起制订的。由于现场总线标准不统一，各种现场总线

6、标准都有自己规定的通信协议，且互不兼容，从而给智能传感技术的都有自己规定的通信协议，且互不兼容，从而给智能传感技术的应用与扩展带来不利。应用与扩展带来不利。IEEE 1451IEEE 1451标准族就是在这样的情况下提出标准族就是在这样的情况下提出来的。来的。 制订制订IEEE 1451IEEE 1451标准的目的就是通过定义一套通用的通信接口，标准的目的就是通过定义一套通用的通信接口，以使变送器以使变送器( (传感器传感器/ /执行器执行器) )能够独立于网络，并与现有基于微处能够独立于网络，并与现有基于微处理器的系统、仪器仪表和现场总线网络相连，解决不同网络之间理器的系统、仪器仪表和现场总

7、线网络相连，解决不同网络之间的兼容性问题，并最终能够实现变送器到网络的互换性与互操作的兼容性问题，并最终能够实现变送器到网络的互换性与互操作性。性。 IEEE 1451 IEEE 1451标准定义了变送器的软、硬件接口，而标准定义了变送器的软、硬件接口，而且该族的所有标准都支持且该族的所有标准都支持“变送器电子数据表变送器电子数据表”(TEDS)”(TEDS)的概念，为变送器提供了自识别和即插即用的功能。的概念，为变送器提供了自识别和即插即用的功能。 IEEE 1451 IEEE 1451标准将传感器分成两层模块结构：标准将传感器分成两层模块结构： 第一层模块结构用来运行网络协议和应用硬件，称

8、第一层模块结构用来运行网络协议和应用硬件，称为为“网络适配器网络适配器”(NCAP)”(NCAP)； 第二层模块为第二层模块为“智能变送器接口模块智能变送器接口模块”(STIM)”(STIM)，其，其中包括变送器和电子数据表格中包括变送器和电子数据表格TEDSTEDS。IEEE 1451.1IEEE 1451.1标准的智能变送器模型标准的智能变送器模型网络硬件网 络 协 议 网 络 协 议逻 辑 接 口变 送 器 逻 辑接 口 描 述支 持 NCAP的 逻 辑 接 口变 送 器 硬 件 接 口规 范 （ 比 如IEEE1451.2）应 用 软 件NCAP模 块微 处理器 硬件变 送 器接 口

9、应用 软 件I/O接 口硬 件变 送 器网络 IEEE 1451.2 IEEE 1451.2标准称为变送器与微处理器通信协议标准称为变送器与微处理器通信协议和变送器电子数据表格式。和变送器电子数据表格式。 IEEE 1451.3 IEEE 1451.3标准称为分布式多点系统数字通信和标准称为分布式多点系统数字通信和变送器电子数据表格式。变送器电子数据表格式。 IEEE 1451.4 IEEE 1451.4标准称为混合模式通信协议和变送器标准称为混合模式通信协议和变送器电子数据表格式。这是一项实用的技术标准，它使变电子数据表格式。这是一项实用的技术标准，它使变送器电子数据表格与模拟测量相兼容。送

10、器电子数据表格与模拟测量相兼容。 IEEE 1451 IEEE 1451系列标准的组成结构如图所示，这些标准可以在一起系列标准的组成结构如图所示，这些标准可以在一起应用，构成多种网络类型的智能传感器系统，也可以单独使用。应用，构成多种网络类型的智能传感器系统，也可以单独使用。 IEEE IEEE还在着手制定无线连接各种传感设备的接口还在着手制定无线连接各种传感设备的接口标准。该标准的名称为标准。该标准的名称为“IEEE P1451.5”“IEEE P1451.5”，主要用于，主要用于利用电脑等主机设备综合管理建筑物内各传感设备获利用电脑等主机设备综合管理建筑物内各传感设备获得的数据。得的数据。

11、 IEEE 1451.5 IEEE 1451.5提议标准主要是为智能传感器的连接提议标准主要是为智能传感器的连接提供无线解决方案，尽量减少有线传输介质的使用。提供无线解决方案，尽量减少有线传输介质的使用。6.3 IEEE 802.15.46.3 IEEE 802.15.4标准标准6.3.1 IEEE 802.15.46.3.1 IEEE 802.15.4标准概述标准概述 无线传感器网络的底层标准一般沿用无线个域网（无线传感器网络的底层标准一般沿用无线个域网（IEEE IEEE 802.15802.15）的相关标准部分。无线个域网（）的相关标准部分。无线个域网（WPANWPAN）的出现比传感器网

12、）的出现比传感器网络要早，通常定义为提供个人及消费类电子设备之间进行互联的无络要早，通常定义为提供个人及消费类电子设备之间进行互联的无线短距离专用网络。线短距离专用网络。 无线个域网专注于便携式移动设备之间的双向通信技术问题，无线个域网专注于便携式移动设备之间的双向通信技术问题，其典型覆盖范围一般在其典型覆盖范围一般在1010米以内。米以内。IEEE 802.15IEEE 802.15工作组就是为完成工作组就是为完成这一使命而专门设置的，且已经完成一系列相关标准的制定工作，这一使命而专门设置的，且已经完成一系列相关标准的制定工作，其中就包括了被广泛用于传感器网络的底层标准其中就包括了被广泛用于

13、传感器网络的底层标准IEEE 802.15.4IEEE 802.15.4。 IEEE 802.15.4 IEEE 802.15.4标准定义的标准定义的LR-WPANLR-WPAN网络具有如下特点：网络具有如下特点： (1) (1) 在不同的载波频率下实现在不同的载波频率下实现20kbps20kbps、40kbps40kbps和和250kbps250kbps三种不同三种不同的传输速率；的传输速率； (2) (2) 支持星型和点对点两种网络拓扑结构；支持星型和点对点两种网络拓扑结构； (3) (3) 有有1616位和位和6464位两种地址格式，其中位两种地址格式，其中6464位地址是全球惟一的扩位

14、地址是全球惟一的扩展地址；展地址； (4) (4) 支持冲突避免的载波多路侦听技术支持冲突避免的载波多路侦听技术(CSMA-CA)(CSMA-CA)； (5) (5) 支持确认机制，保证传输可靠性。支持确认机制，保证传输可靠性。 IEEE 802.15.4 IEEE 802.15.4标准主要包括物理层和标准主要包括物理层和MACMAC层的标准。层的标准。6.3.2 6.3.2 物理层物理层IEEE 802.15.4IEEE 802.15.4标准规定物理层负责如下任务：标准规定物理层负责如下任务： 激活和去活无线收发器；激活和去活无线收发器； 当前信道的能量检测；当前信道的能量检测； 发送链路质

15、量指示；发送链路质量指示； CSMA/CA CSMA/CA的空闲信道评估；的空闲信道评估； 信道频率的选择；信道频率的选择； 数据发送与接收。数据发送与接收。 IEEE 802.15.4 IEEE 802.15.4标准定义了标准定义了2727个信道，编号为个信道，编号为0-260-26；跨越跨越3 3个频段，具体包括个频段，具体包括2.4GHz2.4GHz频段的频段的1616个信道、个信道、915MHz915MHz频段的频段的1010个信道、个信道、868MHz868MHz频段的频段的1 1个信道。个信道。 这些信道的频段中心定义如下这些信道的频段中心定义如下( (其中其中k k表示信道编号表

16、示信道编号) )： f fc c=868.3MHZ k= 0=868.3MHZ k= 0 f fc c=906+2=906+2(k(k1)MHz k=11)MHz k=1，2 2，1010 f fc c=2405+5=2405+5(k(k11)MHz k=1111)MHz k=11，1212，26261 1、物理层服务规范、物理层服务规范 物理层物理层(PHY)(PHY)通过射频连接件通过射频连接件和硬件提供和硬件提供MACMAC层和无线物理信层和无线物理信道之间的接口。物理层在概念上道之间的接口。物理层在概念上提供提供“物理层管理实体物理层管理实体(PLME)”(PLME)”，该实体提供了用

17、于调用物理层管该实体提供了用于调用物理层管理功能的管理服务接口。理功能的管理服务接口。 物理层的组件和接口如图所物理层的组件和接口如图所示。物理层提供两种服务：通过示。物理层提供两种服务：通过物理层数据服务接入点提供物理物理层数据服务接入点提供物理层的数据服务；通过层的数据服务；通过PLMEPLME的服务的服务接入点提供物理层的管理服务。接入点提供物理层的管理服务。物理层管理实体服务访问点无线射频服务访问点物理层数据服务接入点物理层物理层管理实体物理层的个域网信息库2 2、物理层帧结构、物理层帧结构4字节1字节1字节变 长前导码SFD帧长度(7位)保留位(1位)PSDU同步头物理帧头PHY负载

18、 前导码由前导码由3232个个0 0组成，用于收发器进行码片或者符号的同步。组成，用于收发器进行码片或者符号的同步。 帧起始定界符（帧起始定界符（SFDSFD）域由）域由8 8位组成，表示同步结束，数据包开始位组成，表示同步结束，数据包开始传输。传输。SFDSFD与前导码构成同步头。与前导码构成同步头。 帧长度由帧长度由7 7位组成，表示物理服务数据单元（位组成，表示物理服务数据单元（PHY service data PHY service data unit, PSDUunit, PSDU）的字节数。其中）的字节数。其中0 04 4和和6 67 7位为保留值。帧长度域和位为保留值。帧长度域和

19、1 1位的保留位构成了物理头。位的保留位构成了物理头。 PSDU PSDU域是变长的，携带域是变长的，携带PHYPHY数据包的数据，包含介质访问控制协议数据包的数据，包含介质访问控制协议数据单元。数据单元。PSDUPSDU域是物理层的载荷。域是物理层的载荷。6.3.3 MAC6.3.3 MAC子层子层1 1、MACMAC层服务规范层服务规范 MAC MAC层为业务相关的会聚子层层为业务相关的会聚子层（SSCSSSCS）和物理层提供接口。）和物理层提供接口。MACMAC层在概念上提供介质访问控制层层在概念上提供介质访问控制层管理实体管理实体(MLME)(MLME)，负责用于调用，负责用于调用MA

20、CMAC层管理功能的管理服务接口。层管理功能的管理服务接口。MLMEMLME还负责维护属于还负责维护属于MACMAC层的管理层的管理对象数据库，该数据库被称为对象数据库，该数据库被称为“MAC“MAC层的个域网信息库层的个域网信息库(PIB)”(PIB)”。 MCPS-SAPMLME-SAPPD-SAPMAC通用部分子层MAC层管理实体MAC层的个域网信息库PLME-SAP2 2、MACMAC层的帧结构层的帧结构 MAC MAC层的通用帧结构由帧头、层的通用帧结构由帧头、MACMAC负载和帧尾构成。负载和帧尾构成。帧头的域都以固定的顺序出现，不过寻址域不一定要帧头的域都以固定的顺序出现，不过寻

21、址域不一定要在所有帧都出现。在所有帧都出现。16位位10/20/2变长变长2帧控制帧控制序列号序列号目标目标PAN标识标识目标地址目标地址源源PAN标识标识源地址源地址帧负载帧负载FCS地址域地址域MHRMAC负载负载MFR 帧控制域的长度是帧控制域的长度是1616位，包含帧类型定义、寻址域和其它控制标位，包含帧类型定义、寻址域和其它控制标志等。序列号域的长度是志等。序列号域的长度是8 8位，为每个帧提供唯一的序列标识。目标位，为每个帧提供唯一的序列标识。目标PANPAN标识域的长度是标识域的长度是1616位，内容是指定接收方的唯一位，内容是指定接收方的唯一PANPAN标识。根据寻标识。根据寻

22、址模式域中指定的寻址模式，目标地址域的长度可以是址模式域中指定的寻址模式，目标地址域的长度可以是1616或者或者6464位，位，内容是指定接收方的地址。源内容是指定接收方的地址。源PANPAN标识域的长度是标识域的长度是1616位，内容是发送位，内容是发送帧设备的唯一帧设备的唯一PANPAN标识。根据寻址模式域中指定的寻址模式，源地址标识。根据寻址模式域中指定的寻址模式，源地址域的长度可以是域的长度可以是1616或者或者6464位，内容是发送帧的设备地址。帧负载域长位，内容是发送帧的设备地址。帧负载域长度可变，根据不同的帧类型其内容各不相同。度可变，根据不同的帧类型其内容各不相同。FCSFCS

23、域的长度是域的长度是1616位。位。6.4 6.4 ZigBeeZigBee协议标准协议标准6.4.1 6.4.1 ZigBeeZigBee概述概述1 1、ZigBeeZigBee的由来的由来 ZigBeeZigBee技术是一种面向自动化和无线控制的低速率、技术是一种面向自动化和无线控制的低速率、低功耗、低价格的无线网络方案。在低功耗、低价格的无线网络方案。在ZigBeeZigBee方案被提出方案被提出一段时间后，一段时间后，IEEE 802.15.4IEEE 802.15.4工作组也开始了一种低速率工作组也开始了一种低速率无线通信标准的制定工作。最终无线通信标准的制定工作。最终ZigbeeZ

24、igbee联盟和联盟和IEEE IEEE 802.15.4802.15.4工作组决定合作共同制定一种通信协议标准，工作组决定合作共同制定一种通信协议标准，该协议标准被命名为该协议标准被命名为“ZigBeeZigBee”。 ZigBeeZigBee的通信速率要求低于蓝牙，由电池供电设备的通信速率要求低于蓝牙，由电池供电设备提供无线通信功能，并希望在不更换电池并且不充电的提供无线通信功能，并希望在不更换电池并且不充电的情况下正常工作几个月甚至几年。情况下正常工作几个月甚至几年。ZigBeeZigBee无线设备工作无线设备工作在公共频段上在公共频段上( (全球全球2.4GHz2.4GHz、美国、美国

25、915MHz915MHz、欧洲、欧洲868MHz)868MHz)，传输距离为传输距离为101075m75m，具体数值取决于射频环境和特定，具体数值取决于射频环境和特定应用条件下的输出功耗。应用条件下的输出功耗。ZigBeeZigBee的通信速率在的通信速率在2.4GHz2.4GHz时时为为250kbps250kbps，在，在915MHz915MHz时为时为40kbps40kbps，在，在868MHz868MHz时为时为20kbps20kbps。 相对于现有的各种无线通信技术，相对于现有的各种无线通信技术，ZigBeeZigBee是最低功耗和成本的是最低功耗和成本的技术。由于技术。由于ZigBe

26、eZigBee的低数据率和通信范围较小的特点，决定了它的低数据率和通信范围较小的特点，决定了它适合于承载数据流量较小的通信业务。适合于承载数据流量较小的通信业务。数据Zigbee互联网/语音802.11b 传输速率蓝牙2 蓝牙1 802.11a/HL2802.11g压缩视频文件多通道数字视频 802.5.3/WIMEDIA传输距离 传输距离 协议芯片是协议标准的载体，也是最容易体现知识协议芯片是协议标准的载体，也是最容易体现知识产权的一种形式。产权的一种形式。 目前市场上出现了较多的目前市场上出现了较多的ZigBeeZigBee芯片产品及解决方芯片产品及解决方案，有代表性的包括案，有代表性的包

27、括JennicJennic公司的公司的JN5121/JN5139JN5121/JN5139、ChipconChipcon公司的公司的CC2430/CC2431CC2430/CC2431（被（被TITI公司收购）和公司收购）和FreescaleFreescale公司公司MC13192MC13192、EmberEmber公司的公司的EM250EM250等系列的开等系列的开发工具和芯片。发工具和芯片。2 2、ZigBeeZigBee协议框架协议框架 完整的完整的ZigBeeZigBee协议协议栈自上而下由应用层、栈自上而下由应用层、应用汇聚层、网络层、应用汇聚层、网络层、数据链路层和物理层组数据链路

28、层和物理层组成。数据链路层可分为成。数据链路层可分为逻辑链路控制子层逻辑链路控制子层(LLC)(LLC)和介质访问控制子层和介质访问控制子层(MAC)(MAC)。 物理层采用直接序列扩频物理层采用直接序列扩频(DSSS)(DSSS)技术，定义了三种技术，定义了三种流量等级：当频率采用流量等级：当频率采用2.4GHz2.4GHz时，使用时，使用1616信道，能够提信道，能够提供供250kbps250kbps的传输速率；当采用的传输速率；当采用915MHz915MHz时，使用时，使用1010信道，信道，能够提供能够提供40kbps40kbps的传输速率；当采用的传输速率；当采用868MHz868M

29、Hz时，使用单时，使用单信道，能够提供信道，能够提供20kbps20kbps的传输速率。的传输速率。 直接序列扩频技术可使物理层的模拟电路设计变得直接序列扩频技术可使物理层的模拟电路设计变得简单，且具有更高的容错性能，适合低端系统的实现。简单，且具有更高的容错性能，适合低端系统的实现。 ZigBeeZigBee主要界定了网络、安全和主要界定了网络、安全和应用框架层，通常它的网络层支持应用框架层，通常它的网络层支持三种拓扑结构：星型三种拓扑结构：星型(Star)(Star)结构、结构、网状网状(Mesh)(Mesh)结构和簇树型结构和簇树型(Cluster (Cluster Tree)Tree)

30、结构。结构。 星型网络最常见，可提供很长时星型网络最常见，可提供很长时间的电池使用寿命。网状网络可有间的电池使用寿命。网状网络可有多条传输路径，它具有较高的可靠多条传输路径，它具有较高的可靠性。簇树型网络结合了星型和网状性。簇树型网络结合了星型和网状型结构，既有较高的可靠性，又节型结构，既有较高的可靠性，又节省电池能量。省电池能量。 功能简化型设备是网络中简单的发送接收节点，它功能简化型设备是网络中简单的发送接收节点，它一般由电池供电，只与功能完备型设备连接通信。一般由电池供电，只与功能完备型设备连接通信。 功能完备型设备是一种功能完备的设备，可完成路功能完备型设备是一种功能完备的设备，可完成

31、路由任务，充当网络协调器。它可与其它的功能完备型设由任务，充当网络协调器。它可与其它的功能完备型设备或功能简化型设备连接通信，一般接有线电源。备或功能简化型设备连接通信，一般接有线电源。 ZigBeeZigBee的逻辑设备按其功能可分为的逻辑设备按其功能可分为协调器协调器、路由器路由器和和终端设备终端设备。 协调器的作用在于启动网络初始化、组织网络节点协调器的作用在于启动网络初始化、组织网络节点和存储各节点信息。和存储各节点信息。 路由器设备的作用是管理每对节点的路由信息。路由器设备的作用是管理每对节点的路由信息。 终端设备相当于网络中的叶节点，可以是任意类型终端设备相当于网络中的叶节点，可以

32、是任意类型的物理设备。的物理设备。 ZigBeeZigBee技术的主要特点包括：技术的主要特点包括： (1) (1) 数据传输速率低：数据率只有数据传输速率低：数据率只有10kbps10kbps250kbps250kbps，专注于低传，专注于低传输应用。输应用。 (2) (2) 有效范围小：有效覆盖范围有效范围小：有效覆盖范围101075m75m之间，具体依据实际发射之间，具体依据实际发射功率的大小和各种不同的应用模式而定。功率的大小和各种不同的应用模式而定。 (3) (3) 工作频段灵活：使用的频段分别为工作频段灵活：使用的频段分别为2.4GHz2.4GHz、868MHz868MHz（欧洲）

33、及（欧洲）及915MHz915MHz（美国），均为无需申请的（美国），均为无需申请的ISMISM频段。频段。 (4) (4) 省电：由于工作周期很短，收发信息功耗较低，以及采用了休省电：由于工作周期很短，收发信息功耗较低，以及采用了休眠模式，眠模式，ZigBeeZigBee可确保两节五号电池支持长达可确保两节五号电池支持长达6 6个月至个月至2 2年左右的使用年左右的使用时间，当然不同应用的功耗有所不同。时间，当然不同应用的功耗有所不同。3 3、ZigBeeZigBee的技术特点的技术特点 (5) (5) 可靠：采用碰撞避免机制，避免了发送数据时的竞争和冲突。可靠：采用碰撞避免机制，避免了发送

34、数据时的竞争和冲突。 (6) (6) 成本低：由于数据传输速率低，并且协议简单，降低了成本，另成本低：由于数据传输速率低，并且协议简单，降低了成本，另外使用外使用ZigBeeZigBee协议可免专利费。协议可免专利费。 (7) (7) 时延短：设备搜索时延的典型值为时延短：设备搜索时延的典型值为30ms30ms，休眠激活时延的典型值，休眠激活时延的典型值是是15ms15ms，活动设备信道接入时延为，活动设备信道接入时延为15ms15ms。 (8) (8) 网络容量大：一个网络容量大：一个ZigBeeZigBee网络可容纳多达网络可容纳多达254254个从设备和一个主个从设备和一个主设备，一个区

35、域内可同时布置多达设备，一个区域内可同时布置多达100100个个ZigBeeZigBee网络。网络。 (9) (9) 安全：安全：ZigBeeZigBee提供了数据完整性检查和认证功能，加密算法采用提供了数据完整性检查和认证功能，加密算法采用AES-128AES-128，应用层安全属性可根据需求来配置。，应用层安全属性可根据需求来配置。6.4.2 6.4.2 网络层规范网络层规范 网络层从功能上为网络层从功能上为IEEE 802.15.4 MACIEEE 802.15.4 MAC子层提供支子层提供支持，为应用层提供合适的服务接口。为了实现与应用持，为应用层提供合适的服务接口。为了实现与应用层的

36、接口，网络层从逻辑上分为两个具备不同功能的层的接口，网络层从逻辑上分为两个具备不同功能的服务实体，分别是数据实体和管理实体。服务实体，分别是数据实体和管理实体。8位字节22ll变长帧控制域目标地址源地址半径序列号帧负载路由域帧头网络负载ZigBee网络层的帧结构 帧控制域：由帧控制域：由1616位组成，内容包括帧种类、寻址、排序域和其它位组成，内容包括帧种类、寻址、排序域和其它的控制标志位。的控制标志位。 目标地址域：必备，有两个目标地址域：必备，有两个8 8位字节长，用来存放目标设备的位字节长，用来存放目标设备的1616位位网络地址或者广播地址网络地址或者广播地址(0 xffff)(0 xf

37、fff)。 源地址域：必备，有两个源地址域：必备，有两个8 8位字节长，用来存放发送帧设备自己的位字节长，用来存放发送帧设备自己的1616位网络地址。位网络地址。 半径域：必备，有一个半径域：必备，有一个8 8位字节长，用来设定传输半径。位字节长，用来设定传输半径。 序列号域：必备，有一个序列号域：必备，有一个8 8位字节长，在每次发送帧时改为加位字节长，在每次发送帧时改为加1 1。 帧负载域：该域长度可变，内容由具体情况决定。帧负载域：该域长度可变，内容由具体情况决定。6.4.3 6.4.3 ZigBeeZigBee网络系统的设计开发网络系统的设计开发1 1、系统设计事项、系统设计事项(1)

38、 (1) ZigBeeZigBee协议栈协议栈 ZigBeeZigBee系统软件的开发是在厂商提供的系统软件的开发是在厂商提供的ZigBeeZigBee协议栈的协议栈的MACMAC和物理和物理层基础上进行的。协议栈分有偿和无偿两种。层基础上进行的。协议栈分有偿和无偿两种。无偿的协议栈能够满足简单应用开发的需求，但不能提供无偿的协议栈能够满足简单应用开发的需求，但不能提供ZigBeeZigBee规范定规范定义的所有服务，有些内容需要用户自己开发。义的所有服务，有些内容需要用户自己开发。例如，例如，MicrochipMicrochip公司为产品公司为产品PICDEMOPICDEMO开发套件提供了免

39、费的开发套件提供了免费的MP MP ZigBeeZigBee协议栈；协议栈；FreescaleFreescale公司为产品公司为产品13192DSK13192DSK套件提供了套件提供了SmacSmac协议栈。协议栈。 有偿的协议栈能够完全满足有偿的协议栈能够完全满足ZigBeeZigBee规范，提供丰富的应规范，提供丰富的应用层软件实例、强大的协议栈配置工具和应用开发工具。用层软件实例、强大的协议栈配置工具和应用开发工具。 一般的开发板都提供有偿协议栈的有限使用权，如购买一般的开发板都提供有偿协议栈的有限使用权，如购买FreescaleFreescale公司的公司的13192DSK13192DSK和和TITI公司的公司的chipconchipcon开发套件，可开发套件，可以获得以获得F8F8的的Z-StackZ-Stack和和Z-TraceZ-Trace等工具的等工具的9090天使用权。单独购天使用权。单独购买有偿的协议栈及开发工具比较昂贵，在产品有希望大规模买有偿的协议栈及开发工具比较昂贵，在产品有希望大规模上市的前提下可以考虑购买。上市的前提下可以考虑购买。 (2) (2) ZigBeeZigBee芯片芯片 现在芯片厂商提供的主流现在芯片厂商提供的主流ZigBeeZigBee控制芯片在性能上大同小异。比控制芯