ZigBEE-RF4CE规范基本概念及配对详细讲解

1、.节点的安装初始化1.1建立网络的过程(1)目标节点：首先,扫描信道,对各个信道进行能量检测,选择可允许能量水平的信道进行操作.然后,发送执行活动的扫描操作,识别其他在工作在所选彳t道上的属于其他PAN网络的identifiers ,允许一个统一的 PAN identifier接入它的网络.最后,目标节点运行常规功能.(2)限制节点：接入网络之后,运行常规功能.二.网络帧结构Frame control :限制信息Frame counter :技术,预防重复和延时攻击Pro：应用帧的传输格式Vendor identifier :供给商标识符,允许商家进行扩展Frame payload :传输的应

2、用层数据Message integrity code : 进行认证(平安)三.传输选项四.发现Discovery 发现效劳必须是在非节能模式下才能进行.节点通过执行发现效劳,来寻找能够进行配对的节点；发现效劳会在一个固定的期间内在三个PAN网络中重复的进行,直到收到所有的应答.在此期间,设备之间会交换如下信息：Node capabilities :节点的类型目标节点或限制节点,节点的供电类型,是否支持平安性.Vendor information : ZigBee RF4CE 提供一个 Vendor identifier 或者 vender string 来制定一个特定的供给商标识.Applic

3、ation information :用户自定义一个字符串用来描述节点的应用功能例如 Lounge TV, 一个设备类型列表可以制定哪些类型的设备室被支持的例如一个综合性设备 可能同时支持TV和DVD的功能,pro列表制定该节点支持哪些类型的 profiles .Requested device type : discovery 期间可以被请求的设备类型比方一个多功能遥 控器可能寻找TV的功能.五、频率捷变1目标节点可以根据3个信道的变化,更换信道.2限制节点会记录目标节点的信道,当目标节点信道发生改变时,限制节点会尝试从其他信道发送给目标节点,直到目标节点发送确认信息；之后,限制节点会记录上

4、新的信道.六、配对在发现期间,当节点确定在它的通信范围有其他能够提供稳定效劳的节点时,可以通过建立配对从而进行通信.在RC网络中在存在配对的发送端和接收端之间只能直接通信.配对连接可以建立在应用层的要求上,通过交换类似于discovery期间交换的消息.目标节点可以选择是否接受配对并发送请求配对信息给源节点.配对成功后,源节点和目标节点会在它们各自的配对表中存储配对链接.这个使得源节点可以和目标节点通信,目标节点也可以和源节点通信.在配对表中的实体包含网络层传输信息给目标节点的所有信息.这消除了寻址的负担, 要实现和相应设备的通信,应用层可以简单的提供一个链接配对表的index.配对表中的每个

5、实体包含的信息如下：Pairing referenceSource network address Destination logical channel Destination IEEE address Destination PAN identifier Destination network address Recipient nod capabilities Recipient frame counter Secutity link key七.ZigBee RF4CE应用层两局部组成：pro CER麻准,远程限制和 application-specific component八.Zig

6、Bee中原语primitive 的概念Zigbee设备在工作时,各种不同的任务在不同的层次上执行,通过层的效劳,完成所要执行的任务.每一层的效劳主要完成两种功能：根据下层效劳要求,为上层提供相应的效劳；根据上层的效劳要求,对下层提供相应的效劳.各项效劳通过原语来实现.每个事件由效劳原句组成,它将在一个用户的某一层,通过该层的效劳接入点SAP与建立对等连接的用户的相同层之间通信.效劳原语通过提供一种特定的效劳来传输必要的信息,原语是一个抽象的概念,它们仅仅指出提供的效劳内容,而没有指出具体由谁来提供这些效劳.由代表其特点的效劳原语和参数的描述来制定一种效劳.一种效劳可能有一个或者多个相关的原语,

7、这些原语构成了具体效劳相关的执行命令.原语通常分为如下：Request :请求原语,从I1用户发送到它的第 N层,请求效劳开始；Indicate:指示原语,从I1用户的第N层向I2用户发送,指出对于第 I2用户有重要意义的内部N层的事件.Response :响应原语,从I2用户向它的第 N层发送,用来表示用户执行上一条原语调 用过程的响应.Confirm:确认原语,由第 N层向第I1用户发送,用来传递一个或者多个前面效劳请求 原语的执行结果.九.网络层标准9.1 NWK层效劳标准NLDE)O络数据实体,NLM啊络治理实体9.1.1 NWK层数据效劳数据效劳中包含的原语如下表所示:Table 1

8、 - NLDE-SAP primitivesXamcRequestIndication("ELfillTlNLDE-DATAJ 1.113 113I.NLDE-DATA.request (PairingRef,用这个参数来区分各个效劳Profileld,VendorId, nsduLength, nsdu, TxOptions )2 .NLDE-DATA.indication ( PairingRef, ProfileId, VendorId, nsduLength, nsdu, RxLinkQuality, RxFlags )3 .NLDE-DATA.confirm确认原语是在响应

9、请求原语时产生的( Status ( SUCCESS, INVALID_PARAMETER, NO_PAIRING, NO_RESPONSE, FRAME_COUNTER_EXPIRED PairingRef )节点间原语发送情况:9.1.2 NWK层治理效劳NLME-SA浅持的原语,如下面列表所示:1.NLME-AUTO-DISCOVER.request该原语由NLMEB生成,允许应用请求 NLME1动的处理接收到的 discovery请求命令帧. 注意：在自动 discovery 响应模式下,NLM环会通过 NLME-DISCOVERY.indication原语通 知应用层dciscove

10、ry 请求命令帧到达.1.1 语义NLME-AUTO-DISCOVERY.request ( RecAppCapabilities,节点的应用水平RecDevTypeList,节点支持的设备类型RecPro, 节点支持的 profile 标识 AutoDiscDuration NLME 自动响应发现模式的时间 )1.2 产生时刻该原语产生于本地应用实体,使得NLMBS入自动响应发现模式.该模式下,NLMEE艮据原语中包含的信息决定是否响应或接受发现原语命令帧的请求.如果节点收到的命令帧不是discovery request ,将会被丢弃.1.3 接收端影响(1)收到NLME-AUTO-DISC

11、OVERY.request请求之后,节点匹配原语中的设备类型列表, profile 列表,如果找到一个匹配项,那么继续等待来自同一个节点的下一个发现请求命令帧.(2 )如果第二个发现请求命令帧也匹配,NLMEg产生一个发现应答命令帧,NLMEB通过发送一个 MSPS-DATA.request给 MAC子层,来实现发现应答命令帧的发送 (MSPS-DATA.request包含了 NLM广生的发现应答命令帧).(3)NLME 层收至U MAC子层的 MSPS-DATA.confirm 之后,发送 NLME-AUTO-DISCOVERY.con巾rmi语(X犬态为 MSPS-DATA.request

12、 原语返回的状态)给对方 的 NLMEgo(4) 如果收到的第二个发现请求命令是来自另外的节点,发送 NLME-AUTO-DISCOVERY.confirmi语(X犬态为 DISCOVERY_ERROR(5)如果匹配不成功,那么丢弃这个请求信息,并做记录.(6) 如果在 AutoDiscDuration 时间范围内都没有发现有匹配的项,那么 NLME-AUTO-DISCOVERY.confirmi语(X犬态为 DISCOVERY_TIMEOUT2、NLME-COMM-STATUS. indication该原语由NLMEg生成,NLMEg通过该原语告知应用层通信的状态.NLME-COMM-STA

13、TUS.indication (Status, ( SUCCESS, SECURITY_TIMEOUT,SECURITY_FAILUREor anything from the MCPS-DATA.confirm primitive )PairingRef,DstPANId, DstAddrMode, DstAddr)2.2 产生时刻该原语彳随着NLME-DISCOVERY.respons既语或者NLME-PAIR.response原语生成.如 果是伴随 NLME-DISCOVERY.response,那么 PairingRef 应 设置为 oxff ;如果是伴随 NLME-PAIR.resp

14、onse ,贝U PairingRef 应根据 NLME-PAIR.response 的 ProvPairingRef 参数 来设定.2.3 接收端影响the application is notified of the status of a transmission following a .response primitive.3、NLME-DISCOVERY.request用于请求NLMEt特定的感兴趣的设备发送discovery 请求.3.1 语义NLME-DISCOVERY.request (DstPANId, 发现请求的目标的 PAN标识符,这个值可以设置为 0xffff来表示一

15、个通配符(wildchild ).DstNwkAddr,发现请求的目标的网络地址,这个值可以设置为0xffff来表示一个通配符.OrgAppCapabilities,源节点的应用水平OrgDevTypeList,源节点包含的设备类型列表OrgPro,源节点包含的profile类型列表SearchDevType,要发现的设备类型DiscPro, DisPro参数中包含的 profile 标识符的数量DiscPro联盟定义的一些 profile 列表DiscDuration每个信道中潜在目标节点等待发现应答返回的最大MACl志数量)3.2 产生时刻该原语由本地的应用层实体产生,发送给NLMEB,用

16、去请求一个发现操作.3.3 接收端影响1)收到该原语,NLMET生一个发现请求命令帧,NLM*每个信道上发送该帧,通过发 送MCPS-DATA.request原语给MAC?层,请求MAC?层发送该帧.2)如果MAC?层成功的传输该帧,NLME在DiscDuration参数时间内等待接受发现应答命令.如果收到的应答帧的设备类型匹配SearchDevType参数、且其中一个profile 标识符匹配DiscPro参数中的至少一个,NLMEW根据收到的这个应答命令创立一个新的节点描 述记录记录的内容如下表.DiscDuration 到期之后,NLMEH换到另一个信道,重复相同 的操作.Tabla 1

17、3 - Ekrrisnts of the NcdfiDas: typeTyppValid rangpDescriptionStatusEnumeraticnSUCCESS orNO_REC_CAPACnYThe Matus of ihe diw every request as leponed by the respotjdmff device.LdgkalCUajurlS-Ut iutcgflSer 3.5 1.1Tlw hgi.al cLauud of the ifpundLig 加vice.PANTdPAN LdpntifjfrA valid PAN id?ntififrTh PAN i

18、dentifier ofthp rrqpcindimg 炎 vim.lEEEAddrIEEE addressA va：id IEEE addre受The IEEE 2dcre：s of the t年pending device,NodtCjpalJililitsBiLlLJpSee FigJi c 26The cipiULiliri jf Jie itspuudim ujde.VrtittorldVtfldor cdeatifiMA valid vflidar identifierThf VMidcti*rrifiH of ：he rfipondinsrThe 出 of euliji Da i

19、s bpeciltd Ln EVendorOcwr unng7The vendof string of the repondi node.AppC npabiliiesBitmapSeefig'.ire ISThe applicjrion capabilities of thf nspondin nedeNxiiyT»eVaud raneDestdpcitaUserStringCliaracteT firing0 o-r 15 chsTscterGThe n<ifT rtefined irlefirifcaTton Tirg of the- respond ire on

20、deThis fjdd K pierm onl> if iht iaei sprLifiedoflLuAppC jpabiliit £rld i 江【lu uur.T>vType7 后1rLitt cf in用我尸；Fach integer (IxflO - OxfpThe 1i.T nf dpvirpsuppEed by "ifresponding nrkkTic sei uf buppui ttdhprs uipcxlfied ill RJ.Prnfi>TrtT ittList of tntegpTsEach Mger (1烦- QxffTheof p

21、rofile jdMf ifier qipportMby the repo(nding nodeThe sc! of Muppoiicd profile idemifieiY specified in R4口 i 就RfLQIR'bir integerOxflO - OjcffTlic LQT of the discoiy 型i口中必 tCTiunand frmw reporrz by riw responding device.3如果MAC子层传输信息失败MCPS-DATA.request返回的status不是SUCCESS NLM助换至下一个信道.4在所有可用的信道中传输的发现请求

22、命令被称作“发现审查,每一个发现审查最多执行 nwkMaxDiscoveryRepetitions 次,重复的间隔为 nwkDiscoveryRepetionInterval.5如果在所有发现功能结束时存储的节点描述符的数量正好等于 nwkMaxDiscoveryNodeDescriptors 参数.NLME送 NLME-DISCOVERY.conRrm原语,该原语 中的NodeDescList参数包含了所有节点描述的信息.6如果在所有发现功能结束时存储的节点描述符的数量超过了 nwkMaxDiscoveryNodeDescriptors 参数,NLME送 NLME-DISCOVERY.con

23、巾rm原语,该原语 中将 status 参数设为 DISCOVERY_ERROR7在发现进程的期间内,如果存储的节点描述福的数量等于 nwkcMaxNodeDescListSize , NLME 发 送 NLME-DISCOVER.confirm 原语,该原 语中的 NodeDescList参数包含了所有节点描述的信息.8如果在nwkMaxDiscoveryRepetitions结束时,没有节点描述符被存储,NLM或送NLME-DISCOVER.confirm 原语,该原语中将 status 参数设为 DISCOVERY_TIMEOUT.4、NLME-DISCOVERY.indication允

24、许NLM的知应用层有发现请求命令被接收.4.1 语义NLME-DISCOV ERY.indicatStatus, 说明配对表是否能够存储潜在配对信息ionSrcIEEEAddr,OrgNodeCapabilities OrgVendorId, OrgVendorString, OrgAppCapabilities, OrgUserString, OrgDevTypeList, OrgPro, SearchDevType, RxLinkQuality通过MA卡层发送的发现t#求命令帧的LQI值4.2 产生时刻由NLMET生,发送给应用层,用于指示有发现请求命令被接收；如果NLME勺配对表中有为该

25、设备存储潜在配对连接的空间,该原语的status设为SUCCESS.4.3 接收端影响接收到该原语时,应用层根据原语中的信息决定是否应答.不管发现请求是否匹配节点的功能,应答的决定都要遵守这个标准.如果应用层决定应答,那么根据发现请求帧中的IEEE地址和LQI发送发送 NLME-DISCOVERY.response原语,该原语中包含了自身的设备类型 以及接 收到的 NLME-DISCOVERY.indication 原语中的状态信息.如果应用层决定不应答,那么不发送任何原语.5、NLME-DISCOVERY.response允许应用层请求NLM灰答发现请求命令.NLME-DISCOVERY.r

26、espon ( seStatus,DstlEEEAddr,RecAppCapabilities,RecDevTypeList,RecPro, DiscReqLQI NLME-DISCOVERY.indication 中的 LQI值 )5.2 产生时刻由应用层生成,被发送至它的NLMBB,用于响应 NLME-DISCOVERY.indication原语5.3 接收端影响接收到该原语,NLMEfc产一个发现响应命令帧,通过MAC子层在当前的信道中传递该信息.当收至U MCPS-DATA.confirm 信息日NLM或送 NLME-COMM-STATUS.indication 原语.发送端Appli

27、cationNLME-DISCOVERY.request 发送给自己的NLME , 请求一个发现操作接收端NLME-DISCOVERY.response 发送给自己的NLME发送confirm消息 给对方MAC子层 配对I.NLME-PAIR.request应用层通过它请求 NLMB1与另外一个节点配对.1.1 语义NLME-PAIR.request (LogicalChannel,DstPANId,DstIEEEAddr,OrgAppCapabilities,OrgDevTypeList,OrgPro, KeyExTransferCount )1.2 产生时刻由本地的应用层实体

28、产生,发送至NLMEg请求一个配对操作.1.3 接收端影响收到该原语,NLME检查该项配对连接是否已经存在于实体的配对表当中.如果存在, 那么更新配对表中的该项记录；如果不存在,NLME检查它是否有容量存储新的配对连接.如果 NLME没有空间,那么发送的NLME-PAIR.confirm 原语中,status 设为 NO_ORG_CAPACITY,不进行更多的处理.NLMEfe成一个配对请求命令, 在传输该帧之前,通过发送 MLME-SET.request命令给MAC 子层,将phyCurrentChannel交换到请求的信道.最后发送MCPS-DATA.request原语将帧传 送给MAC?

29、层.如果MAC?层传输失败,那么更换到下一个信道,重复相同操作.传输试图在每个可用的信道中进行,知道传输成功或者所有的信道都被尝试过.如果传输任然不成功,NLME发送发送的NLME-PAIR.confirm原语中的status 值为MAC?层返回的值.如果MAC?层传输成功,NLMEB nwkResponseWaitTime内等待响应.如果这段时间内 没有收到响应信息,NLM或送的NLME-PAIR.confirm中的status值为NO_RESPONSE进行 更多的处理.收到响应信息中 status 值不等于SUCCESS,U NLME发送的NLME-PAIR.confirm 中的 status值为收到的应答帧中的信息.收到的响应星系中 status值等于SUCCESS® NLM劭建一个新的实体记录或者更新已 经存在的实体记录,并将其标记为零时的.然后,NLME佥测这个配