带你了解Zigbee底层,聊聊Zigebee网络各层规范


原标题:带你了解Zigbee底层,聊聊Zigebee网络各层规范
由于我无法直接绘制图片,但我可以为您详细描述Zigbee网络的各层规范,并说明每一层的主要功能和作用。您可以根据这些信息,使用绘图软件或工具自行绘制Zigbee网络的层次结构图。
Zigbee网络各层规范
一、物理层(PHY)
定义:物理层定义了Zigbee网络与无线物理信道之间的接口,是Zigbee协议栈的最底层。
功能:
负责数据的调制与解调,将数字信号转换为模拟信号进行传输,以及将接收到的模拟信号解调为数字信号。
选择通信信道,确保在合适的频段内进行数据传输。
监测信道能量,评估信道的质量,避免干扰。
提供空闲信道评估(CCA)功能,确保在发送数据前信道处于空闲状态。
帧结构:物理层帧由同步头、物理层帧头和物理层有效载荷三部分组成。
二、媒体访问控制层(MAC)
定义:MAC层位于物理层之上,负责协调多个设备对无线信道的访问。
功能:
提供数据传输服务,确保数据帧在物理层上的正确收发。
实现媒介访问控制,采用CSMA-CA(载波监听多路访问/冲突避免)机制,避免数据碰撞。
支持设备的关联(加入网络)和非关联(离开网络)操作。
维护保护时隙机制,为特定设备提供无干扰的通信时段。
帧结构:MAC帧由MAC帧头、MAC帧载荷和MAC帧尾三部分组成。
三、网络层(NWK)
定义:网络层是Zigbee协议栈的核心部分,负责网络拓扑结构的建立和维护。
功能:
支持星状、树状、网格等多种网络拓扑结构。
实现设备的加入和离开网络操作,为新加入的设备分配网络地址。
提供路由查找和路由维护功能,确保数据在网络中的正确传输。
支持邻居发现和绑定管理,维护网络中设备的关系和信息。
服务实体:网络层划分为网络层数据实体(NLDE)和网络层管理实体(NLME)。
NLDE:提供数据传输服务,生成网络层协议数据单元(NPDU)。
NLME:提供管理服务,配置新设备、建立网络、管理网络地址等。
帧结构:网络层帧由网络层帧头和网络层载荷两部分组成。
四、应用层(APL)
定义:应用层是Zigbee协议栈的最高层,负责处理与应用相关的功能。
功能:
提供应用支持子层(APS),维护绑定表,在绑定的设备之间传递信息。
提供ZigBee设备对象(ZDO),定义设备在网络中的角色,实现设备发现、绑定管理和安全管理等功能。
支持用户自定义的应用对象,实现特定的应用功能。
组成部分:
APS:定义网络层和应用层之间的接口,提供数据传输和管理服务。
ZDO:位于应用框架和应用支持子层之间,满足协议中所有应用操作的公共需求。
应用框架(AF):为应用对象提供运行环境,支持多个应用对象的同时运行。
Zigbee网络层次结构图(文字描述)
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+-----------------+ | 应用层(APL)| | +-----------+ | | | APS | | | +-----------+ | | | ZDO | | | +-----------+ | | | AF(应用框架)| | +-----------------+ | v +-----------------+ | 网络层(NWK) | | +-----------+ | | | NLDE | | | +-----------+ | | | NLME | | +-----------------+ | v +-----------------+ | MAC层(媒体访问控制)| +-----------------+ | v +-----------------+ | 物理层(PHY) | +-----------------+
您可以根据上述描述,使用绘图软件(如Visio、Draw.io等)或在线绘图工具,绘制出Zigbee网络的层次结构图。每一层用矩形框表示,层与层之间用箭头或线条连接,表示数据流动的方向。
责任编辑:David
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