ZigBee无线协议学习笔记（1）

伊海

zigbee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，称为协议。数据实体(data entity)提供数据的传输服务，而管理实体(management entity)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 access point 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，但只是在相关范围来定义一些相应层来完成特定的任务。IEEE802.15.4-2003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 object ZDO)以及制造商定义的应用对象。

1.2.    缩略语和简称

AIB                      应用支持层的信息库     AF                       应用框架

APDU                  应用支持子层协议数据单元

APL                     应用层

APS                     应用支持子层

APSDE                应用支持子层数据实体

APSDE-SAP       应用支持子层数据实体-服务接入点

APSME               应用支持子层管理实体

APSME-SAP      应用支持子层管理实体-服务接入点

ASDU                  APS服务数据单元

MAC                   媒体访问控制

MCPS-SAP         媒体访问控制公用部分子层-服务接入点

MLME-SAP        媒体访问控制子层管理实体-服务接入点

MSG                    信息服务类型

NHLE                  上层实体

NIB                            网络层信息库

NWK                  网络

OSI                      开放式系统互连

PAN                    个人区域网络

PDU                    协议数据单元

PHY                    物理层

QOS                    服务质量

RREP                   路由应答

RREQ                  路由请求

SAP                     服务接入点

ZB                       ZigBee

ZDO                    ZigBee设备对象

1.3.    ZDO

ZigBee设备对象(ZDO)描述了一个基本的功能函数类，在应用对象、设备profile和APS之间提供了一个接口。ZDO位于应用框架和应用支持子层之间，它满足zigBee协议栈所有应用操作的一般要求。ZDO还有以下作用：

(1)初始化应用支持子层(APS)、网络层(NWK)和安全服务文档(SSS)；

(2)从终端应用中集合配置信息来确定和执行发现、安全管理、网络管理、以及绑定管理。

ZDO描述了应用框架层的应用对象的公用接口，控制设备和应用对象的网络功能。在终端节点0，ZDO提供了与协议栈中下一层相接的接口。

1.4.    AF

ZigBee应用层框架是应用设备和ZigBee设备连接的环境。在应用层框架中，应用对象发送和接收数据通过APSDE．SAP，而对应用对象的控制和管理则通过ZDO公用接口来实现。APSDE．SAP提供的数据服务包括请求、确认、响应以及数据传输的指示信息。有240个不同的应用对象能够被定义，每个终端节点的接口标识从l到240，还有两个附加的终端节点为了APSDE．SAP的使用。标识0被用于ZDO的数据接口，255则用于所有应用对象的广播数据接口，而241．254予以保留。使用APSDE-SAP提供的服务，应用层框架提供了应用对象的两种数据服务类型：主值对服务(Key Value Pair service，KVP)和通用信息服务(Generic MessageService，MSG)。两者传输机制一样，不同的是MSG并不采用应用支持子层(APS)数据帧的内容，而是留给profile应用者自己去定义。

1.5.    APS

应用支持子层在网络层和应用层之间提供了一个接口，接口的提供是通过ZDO和制造商定义的应用设备共同使用的一套通用的服务机制，此服务机制是由两个实体提供：通过APS数据实体接入点(APSDE．SAP)的APS数据实体(APSDE)，通过APS管理实体接入点(APSME．SAP)的APS管理实体(APSME)。APSDE提供数据传输服务对于应用PDUs的传送在同一网络的两个或多个设备之间。APSME提供服务以发现和绑定设备并维护一个管理对象的数据库，通常称为APS信息库(AIB)。

1.6.    NWK

网络层建立新的网络、处理节点的进入和离开网络、根据网络类型设置节点的协议堆栈、使网络协调器对节点分配地址、保证节点之间的同步、提供网络的路由。

网络层确保MAC子层的正确操作，并为应用层提供合适的服务接口。为了给应用层提供合适的接口，网络层用数据服务和管理服务这两个服务实体来提供必需的功能。网络层数据实体(NLDE)通过相关的服务接入点(SAP)来提供数据传输服务，即NLDE．SAP；网络层管理实体(NLME)通过相关的服务接入点(SAP)来提供管理服务，即NLME．SAP。NLME利用NLDE来完成一些管理任务和维护管理对象的数据库，通常称作网络信息库(Network Information Base,NIB)。