无线传感器网络第章传感器网络协议的技术标准

第6章传感器网络协议的技术标准16.1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。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IEEE802.15.4/ZigBee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。IEEE802.15.4定义了短距离无线通信的物理层及链路层规范，ZigBee则定义了网络互联、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IEEE1451接口标准和IEEE802.15.4低速率无线个域网协议。26.2IEEE1451系列标准1、IEEE1451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。

3传统的分布式测量控制系统结：由于这种系统的构造和设计是基于各种网络总线标准而定，如I2C，HART，SPI，LonWorks及CAN等，每种总线标准都有自己规定的协议格式，相互不兼容，给系统的扩展、维护等带来不利的影响。6.2IEEE1451系列标准4

国际电子电气工程师协会(IEEE)面对目前传感器市场上总线接口互不兼容,互操作性差难以统一的难题,专门建立专家组制定IEEE1451协议族,以此来解决传感器接口的标准化问题。

IEEE1451协议族共分五个协议标准,目前,IEEE1451.1、IEEE1451.2、IEEE1451.3、IEEE1451.4已被IEEE组织通过。

这个标准提供了将变送器(传感器和执行器)连接到一个数字系统,尤其是到网络的方式,简化了现场变送器到微处理器以及网络的连接,提供一个适合各种网络的工业标准接口,有效的实现现场各种不同的智能变送器的网络互连、即插即用,最终实现各个传感器或执行器厂家的产品相互兼容,降低了构建网络化测控系统的总成本。6.2IEEE1451系列标准56.2IEEE1451系列标准IEEE1451协议族定义了一个较为完整的通用模型,在这个模型中采用分层体系结构。IEEE1451.2智能传感器接口模块标准的功能框架:66.2IEEE1451系列标准第一层模块结构为网络适配器NCAP(NetworkCapableApplicationProcessor),用来运行网络协议和应用软件第二层模块为智能变送器模块STIM(SmartTransducerInterfaceModule),其中包括变送器和电子数据表格TEDS(TransducerElectronicDataSheet)。这种划分使得在基于各种现场总线的分布式测量控制系统中,各种变送器的设计、制造无须考虑系统的网络结构,从而智能化范围的得以延伸,更加接近实际测量和控制点。其中TEDS的设计是整个协议族的精华所在,使传感器模块同时具有即插即用的兼容性。76.2IEEE1451系列标准电子数据表格(TEDS)存储了变送器自身信息和制造商信息

有八个可寻址的单元，其中前两项是必选且只读的，其余是可选的：MetaTEDS:STIM的整体描述符ChannelTEDS:包括STIM的量程、单位、启动时间等参数其余六项包括:最后校准日期、校准周期和校准参数，满足特殊功能的要求，在将来工业应用中的功能扩展等86.2IEEE1451系列标准IEEE1451.2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。IEEE1451.3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。IEEE1451.4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，它使变送器电子数据表格与模拟测量相兼容。96.2IEEE1451系列标准IEEE1451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。106.2IEEE1451系列标准IEEE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“IEEEP1451.5”，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得的数据。IEEE1451.5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。116.2IEEE802.15.4标准6.2.1IEEE802.15标准概述IEEE8.2.15工作组于1998年成立，致力于无线个人区域网络（WPAN）物理层和媒体访问子层的标准化工作。主要分为四个工作组，研究不同应用需求下的标准：802.15.1蓝牙无线个人区域网络标准，中速、近距离，适用于手机、PDA等。802.15.2

是802.15.1的补充，研究802.15.1与802.11WLAN的共存问题。802.15.3

高传输速率无线个人区域网络，多媒体方面的应用。802.15.4

低速无线个人区域网络，低能耗，低速率和低成本，针对个人和家庭范围内不同设备间的低速传输。12WLAN(无线局域网络)基于IEEE

802.11系列标准802.11，1997年，原始标准(2Mb/s工作在2.4GHz)。802.11a，1999年，物理层补充(54Mb/s工作在5GHz)。802.11b，1999年，物理层补充(11Mb/s工作在2.4GHz)。802.11c，符合802.1d的媒体接入控制层(MAC)桥接。802.11d，根据各国无线电规定做的调整。802.11e，对服务等级(QoS)的支持。802.11f，基站的互连性(Interoperability)。802.11g，物理层补充(54Mb/s工作在2.4GHz)。802.11h，无线覆盖半径的调整，室内(indoor)和室外(outdoor)信道(5GHz频段)。802.11i，安全和鉴权(Authentification)方面的补充。802.11n，导入多重输入输出(MIMO)和40Mbit通道宽度技术。6.2IEEE802.15.4标准13由于IEEE8.2.15.4的网络特征和传感器网络相似，因此科研机构将它作为传感器网络的通信标准。IEEE802.15.4标准定义的LR-WPAN网络特点：在不同的载波频率下实现20kbps、40kbps和250kbps三种不同的传输速率；支持星型和点对点两种网络拓扑结构；有16位和64位两种地址格式，其中64位地址是全球惟一的扩展地址；支持冲突避免的载波多路侦听技术(CSMA-CA)；支持确认机制，保证传输可靠性。6.2IEEE802.15.4标准6.2.1IEEE802.15.4标准概述14IEEE802.15.4标准规定物理层任务：激活和休眠射频收发器；信道能量检测：测量目标信道中接收信号的功率强调，检测结果为有效信号和噪声信号功率之和；检测接收数据包的链路质量指示(LQI)，得出信噪比指标；空闲信道评估；收发数据。如何评估信道是否空闲？方法1：判断信号的信道能量，低于门限，则为空闲；方法2：判断信号的特征(扩频信号特征和载波频率)；方法3：同时判断信道能量和信号的特征。6.2IEEE802.15.4标准6.2.2物理层标准15IE都EE中8锅02籍.1度5.划4标准盾定义史的信晓道0-蒸26共27个；脆跨越3个频粮段，飞具体诞包括2.牢4G制Hz频段宴的16个信齐道、91岛5M头Hz频段版的10个信群道、86亭8M净Hz频段馆的1个信旅道。信道侧的频物段中铺心定狱义(其中k表示般信道搂编号)：fc=晃86产8.驻3M恰Hz弟k沙=神0fc=箭90蒜6妇+架2×天(k－1)穴MH首z占k章=瓶1，2，…，10fc=董24背05拒+棋5拢×(湾k－11喝)M霉Hz寺k闹=舌1短1，12，…，266.咸2译IE弄EE舍8越02薯.1合5.吹4标准6.机2.革2物理怠层标循准16

频带

使用范围

数据传输率

信道数2.4GHzISM 全世界250kbps16868MHz 欧洲 20kbps1915MHzISM 北美 40kbps106.胜2嘴IE毙EE尿8递02祖.1攀5.遍4标准6.滑2.展2物理艳层标裙准17Z-锁St顿ac渡k中对难频道暖的设未置6.欢2层IE恼EE军8她02骡.1骄5.绞4标准6.傲2.葬2物理匪层标朵准18物理雷层服职务规兆范物理砌层(P者HY爽)通过厨射频钢连接注件和劫硬件敢提供MA允C层和位无线递物理顺信道刮之间临的接惯口。拒物理灿层在感概念翅上提汗供“物理脚层管叉理实劫体(P谜LM帆E)劲”，该教实体幻玉提供奴了用栏于调叛用物爸理层晃管理踪蝶功能脱的管脊理服酬务接互口。物理条层提林供两伙种服粉务：通过功物理周层数妨据服此务接法入点推提供葵物理苦层的赶数据繁服务醒；通过PL挂ME的服歇务接赌入点庄提供赛物理勿层的蠢管理塔服务绒。6.播2拢IE掏EE劫8陈02疑.1裳5.脉4标准6.称2.党2物理捷层标田准192、物边理层谷帧结担构前导折码由32个0组成澡，用变于收赞发器温之间爽进行丛同步斤。帧起锡始定墨界符士（SF尼D）域来由8位组萌成，雄表示冒同步林结束印，数暗据包副开始疲传输驼。SF伏D与前遵导码过构成成同步酸头。帧长抢度由7位组御成，炊表示读物理椒服务震数据崖单元桐（PS疫DU）的萌字节半数。桃帧长扫度域领和1位的松保留礼位构粮成了熔物理宿头。PS身DU域是雾变长段的，耐携带PH粉Y数据榴包的波数据锋，包他含介馋质访都问控址制协艰议数熟据单贵元。PS玻DU域是误物理盯层的屿载荷险。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6.语2仍IE千EE许8步02电.1译5.摊4标准6.辨2.办2物理揭层标收准0x油A7≤1钢27字节承载MA豪C帧206.竿2轮IE扎EE禁8伟02盏.1咏5.蒸4标准6.侍2.便3孝MA说C层标参准MA左C层需修要处呼理接猜入到阳物理榆无线旅信道嘴等事畏务，始并负写责下助列的对任务监：能产关生网污络信极标（课如果雪设备槐是协笼调器缩慧）与信故标保促持同视步支持PA拨N（个律人局订域网惠）的岛连接衡和断贞开连宜接支持成设备沿的安斩全性信道样接入类采用CS亿MA霉-C跪A接入赖机制处理饼和维级护GT查S(保护石时隙)机制在对垮等的MA悬C实体遇之间抖提供放一个漠可靠脂的通筑信链煮路（恳单跳艰）21MA滨C层的蓝帧结办构MA验C层的键通用借帧结丽构由森帧头期、MA殖C负载惨和帧零尾构核成。吓帧头厉的域裤都以致固定说的顺蒜序出旅现寻址鸡域不宣一定更要在肥所有活帧都概出现6.阀2句IE努EE病8梯02吐.1卖5.浴4标准6.胸2.瓦3堤MA崇C层标售准210/20/2/80/20/2/8变长2帧控制序列号目标PAN标识目标地址源PAN标识源地址帧负载FCS地址域MHRMAC负载MFR包含帧类型定义、寻址域和其它控制标志为每个帧提供唯一的序列标识接收方的唯一PAN地址接收方短地址或长地址发送方的唯一PAN地址发送方短地址或长地址长度可变，因不同帧类型其内容各不相同CRC校验码MAC帧头

地址域（0－20字节）22帧控鲜制域指明稠了MA悟C帧的代类型阻、地批址域咐的格块式以观及是离否需获要接批收方旧确认裁等控仍制信称息。0-2帧类型3安全允许标志4未处理数据标志5请求确认6PAN内部标记7-9保留10-11目的地址模式12-13保留14-15源地址模式000:信标帧001:数据帧010:确认帧011:命令帧1:加密0:不加密1:除本帧外，还有后续数据0:无后续数据1:需要确认0:无需确认1:该MAC帧在本身所属的PAN内传输，帧地址域中不包含源PAN标识符；O:该帧是传输到另一个PAN，帧中必须包含源节点和目的节点的PAN标识符。00:PAN标识符和地址子域不存在01:保留10:16位短地址11:64位物理地址6.猛2形IE武EE弓8驴02调.1附5.驰4标准6.群2.封3搭MA杨C层标乏准23序列幕号域的长项度为8位，李它是扬帧的掏序列场标识控，由微设备辈自己录的帧普序列译号发轮生器鼻产生特，采侵用循多环计集数方瓶式，猎范围0到0x咬FF。接剩收方秧可以怜根据凳此序叙列号柱判断仆接收渡的帧汪是否蝇为新盼帧。地址灿域长度0到20字节禽，它卧有四陷个子坐域：目的PA孔N标识烦符：长粱度16位，构是接录收该问帧的枝设备按所在PA辜N的唯慰一标知识。旋当标油识符惩为0x拢FF顾FF时，掉表示速该帧急为广斗播帧硬，在减同一叮信道酿上的床所有欲设备草都可筒以接毙收该仁帧。目的德地址：是动接收浙帧设售备的娇地址振。根览据帧牢地址零控制底子域嗓不同慨的情牢况，柜目的辞地址率可以揪为16位或64位。源PA侧N标识艘符：长抹度16位，箱是发妹送该舅帧的予设备塌所在PA盾N的唯长一标卖识符袄。源地尽址：是逼帧发牺送设颗备的饰地址择。根旺据帧皆地址码控制沉子域许不同微的情峰况，股目的祖地址奖为16位或64位。6.金2管IE未EE浆8勤02祖.1峰5.可4标准6.缸2.甘3厘MA铅C层标高准24有效振载荷中域即帧牵传送虽的数跟据，票若帧夕的安桶全控有制域悉值为l，则奋载荷持采用AE倒S-瞧12塘8加密我方式描进行铜处理薄。AE锣S内部嘉始终寸使用16字节喇的分厅组长允度，坟加密类时，守如果大明文遵字节齐长度娃不是16的整叫数倍黄，要遵填充烘到大叫于该昌长度拼的最愉接近抱的16的倍产数，辞但是讽如果雕刚好拳等于16的倍痕数，训就额贯外在璃添加苗一个沙完整气的分先组，细也就播是添润加16字节皆。6.建2惑IE鼓EE汗8爽02逐.1剖5.衬4标准6.哥2.穗3笋MA征C层标僚准25帧校辈验子千域包含罩一个16位的CR巴C校验恼码。un亡si丙gn竟ed西s付ho雪rtdo挪_c愿rc饰(u遍ns慨ig会ne充dch吉ar箩*动me交ss座ag哑e,鸟u作ns亡ig冠ne推din柔tle谎n){in周ti,蛙j咽;un骄si唉gn桃ed雷s撑ho龄rtcr友c_草re西g=困0;un谦si锦gn怜ed堡s栗ho暴rt棒c欢ur朝re焰nt处;fo撑r炸(i处=峰0困;掩i室<le副n;厌i+拾+)晚{cu感rr凭en讲t愉=me连ss牙ag爆e[柿i]刻<<魔8娱;fo挣r碰(j隙=搜0饥;唱j夕<扣8;悬j泼++劝)尊{if娃(涉(sh潜or绪t)窜(c董rc烤_r贵eg^紫cu书rr吹en留t)为<惕0宅)cr把c_宏re勒g=聚(cr邀c_陕re均g<<遥1膛)悟^0x棵10皱21;el绸secr臭c_唐re桃g<<泛=华1;cu到rr伯en弦t伍<<枪=到1;}}re来tu榆rncr烘c_灯re交g;}6.傍2厉IE破EE店8蹦02燥.1渠5.绩4标准6.汁2.唐3津MA宿C层标绞准CR林C的生假成多咬项式垫：x16+胜x12+娱x5+遮11亩00槐01辩0暗00待0躲00禽10胳0跪00透1=姑0x棕10响21(忽略围最高信位)16位CR园C计算良方法1．预爬置1个16位的蕉寄存育器为探十六愉进制FF溪FF（即塑全为1）；元称此字寄存赴器为CR吉C寄存例器；2．把造第一享个8位二城进制增数据漠（既窃通讯撇信息土帧的深第一匪个字煎节）俱与16位的CR拥C寄存贷器的富低8位相酱异或嚷，把伙结果等放于CR五C寄存束器；3．把CR迷C寄存稻器的利内容粉逻辑惧右移喂一位目，并星检查堵右移酬后的宽移出纤位；4．如径果移缝出位键为0：重富复第3步（角再次模右移魔一位穴）；斧如果盛移出袋位为1：CR纺C寄存遮器与忙多项籍式10休21药(0酷00饿1址00跳00纯0搬01酸0眨00欣01串)进行独异或;5．重蝴复步领骤3和4，直少到右槽移8次，棒这样卖整个8位数读据全王部进阳行了寄处理蜘；6．重泥复步愤骤2到步曾骤5，进小行通泊讯信板息帧如下一冷个字抗节的封处理移；7．将印该通竟讯信书息帧篮所有畏字节筛按上对述步白骤计薪算完奏成后霸，得聋到的16位CR世C。266.链2匀IE馋EE廉8勉02茎.1械5.遇4标准6.番2.可3慕MA剥C层标讨准MA客C层定晨义了交四种毒帧结狭构，徐其长锡度不兄超过12相7字节妹：信标毙帧在信零标网宏络中坏，协迎调器涉通过颤向网野络中研的所预有从乞设备谊发送破信标枯帧，踢以保外证这依些设夺备能瞧够同惑协调畅器进杆行同惭步（眼同步是工作贯和同特步休剖眠）版，以穿达到录网络沈功耗荣最低双。非信洞标模俊式只稿允许神终端偷设备此进行椒周期练性休均眠，畏协调页器和填所有挥路由相器必邪须长胆期处搏于工稠作状艇态。2帧控制1序列号4/10寻址域2超帧规范变长GTS域变长地址域变长信标超载2校验码MHRMAC负载MFR27IE尾EE胖8描02窑.1狡5.歉4愤MA洲C协议酿规定廉，对搭于信归标网拒络，挂在超奇帧的立第一谁个时监隙，挎发送秩一个夕信标凑帧，寺如果真不需桐要同让步，接则不国发送桐信标汁帧。在超妖帧结羊构中傅，活橡动时国间固方定不供变，CA锁P和CF飞P可变绒。时隙子长度鸭、CA气P时段外中时膏隙个浅数等乳参数通均由殖协调谣器设讯定，灿并在蜂信标病帧中捆广播摔到整暴个网垫络。在非芹信标谎网络猴中不奇使用超帧结构，节点采用医CS鄙MA难/C洋A算法竞争倒访问羡信道，每挣个竞治争时派隙为20个符呀号长寻度。6.偷2吐IE私EE荣8懂02顾.1丽5.舅4标准6.贷2.拌3麻MA犬C层标岸准GTS0123456789101112131415

GTSCFPCAP活动时间非活动时间信标竞争访问时间，使用带时隙的CSMA/CA算法竞争信道非竞争访问时间(可选)使用时隙保护机制(GTS)，留给特定设备使用每个符号长度为4bit时间28数据稍帧数据卵帧由部应用醒层发贪起，太在Zi容gB冠ee设备刑之间遭进行沟数据谦传输身时，可要传剥输的抵数据漠由应辅用层友生成佣，经蓬过逐净层数瓣据处膏理后薪发送史给MA规C层，笼形成MA赔C层服亚务数从据单爷元(M您SD严U)。通欲过添往加MA栏C层帧艇头信朱息和薄帧尾桥，便义形成痛了完漆整的MA婆C数据结帧MP庆DU。6.科2劳IE之EE舞8赵02杨.1揭5.崖4标准6.贡2.疮3罚MA登C层标翠准2帧控制1序列号4/10寻址域变长数据负载2校验码MHRMAC负载MFR29确认胀帧如果油设备茶收到架目的嚼地址均为自笔身地炎址的黎数据情帧或至命令忙帧，增并且泥帧的膨确认胀请求残位为1，设旁备需挥要回妇复一夸个确苦认帧卖。确认垫帧紧望接着务被确书认的殊帧发弹送，暮不需犹要使喘用CS丢MA泰/C格A机制奸竞争距信道主。6.蜜2慢IE圆EE肆8躺02请.1杆5.铃4标准6.白2.箩3盆MA散C层标筐准2帧控制1序列号2校验码MHRMFR30命令湾帧MA陈C命令弓帧由MA闪C子层据发起缩慧。在Zi嚷gB瞧ee网络苏中，饲为了由对设腊备的鱼工作矮状态盖进行疫控制蛇，同转网络洋中的拔其他列设备咬进行嫂通信惑，MA槐C层将睁根据到命令蒸类型律生成附相应辱的命许令帧拳。6.谁2劲IE惊EE昆8哈02部.1权5.衣4标准6.尖2.无3缸MA忘C层标宁准2帧控制1序列号4/10寻址域1命令帧标识变长命令负载2校验码MHRMAC负载MFR31IE纤EE夸8袋02黎.1夫5.泉4标准轻包括物理夕层MA唤C层学习蒸要求理解漠物理唐层的惑信道序分配岸方案库及任群务，视掌握款物理策层的炸帧结钢构，卷各字躲段的逆作用缠。理解MA省C层的腰任务碌，掌坝握MA遗C层四烤种类莲型的末帧结燥构及沾作用撒。6.耐2差IE眯EE症8燃02妇.1及5.掀4标准小结解决认信道固评估贤和数孤据收淡发问新题解决狐网络锦接入拆问题321、Zi自gB舅ee的由痒来Zi需gB幅ee技术楚是一惹种面掠向自文动化熔和无粘线控臣制的而低速皇率、维低功震耗、亮低价升格的饺无线股网络旗方案脖。在Zi胀gB仰ee方案寺被提辈出一臣段时金间后弓，IE叔EE且8彩02形.1惰5.石4工作鼠组也姜开始掀了一厉种低判速率右无线们通信蓄标准肾的制漠定工坑作。僻最终Zi茄gb信ee联盟扑和IE唇EE驴8肉02援.1歇5.趣4工作救组决乡丰定合育作共角同制哲定一天种通挂信协氏议标莫准，态该协务议标窃准被双命名宫为“Zi已gB宋ee”。6.姑3Zi解gB砌ee协议森标准6.禽3.插1Zi亦gB厉ee概述33Zi踏gB误ee的通困信速飘率要南求低炼于蓝优牙，版由电市池供捞电设掏备提誓供无葡线通妈信功狗能，那并希交望在折不更驰换电咳池并凶且不奥充电燃的情旋况下泉正常哈工作泊几个茂月甚雹至几纺年。Zi冬gB俊ee无线盾设备副工作嚼在公伙共频顽段上(全球2.傅4G稻Hz、美茄国91鞠5M蜂Hz、欧围洲86斑8M外Hz情)，传烂输距屡离为10～75舍m，具设体数颗值取撑决于愁射频缎环境贤和特少定应猪用条民件下迟的输绪出功灾耗。Zi甘gB捏ee的通技信速色率在2.凑4G趁Hz时为25形0k洞bp迅s，在91籍5M孝Hz时为40校kb纪ps，在86笨8M业Hz时为20腔kb白ps。6.骆3Zi傍gB所ee协议高标准6.熟3.粮1Zi动gB叛ee概述342、Zi吗gB咐ee协议拍框架Zi垂gB杨ee协议药栈自假上而熄下由碍应用幻玉层（仪包括奔应用狭子层玩、应辽用架续构和Zi策gB海ee设备夺对象战）、葵网络症层、MA冠C层和锄物理两层组盏成。6.谅3Zi钉gB渡ee协议古标准6.厘3.拆1Zi浆gB盒ee概述应用对象1应用对象240…应用架构AF应用子层APS网络层WNKMAC层物理层PHYZigBee设备对象ZDO应用层IEEE802.15.4ZigBee联盟35特殊超应用交对象应用瞎对象0：用浴于整派个Zi鹅gB碗ee设备胀的配占置和幼管理呢，附午属于租对象0的对品象称扛为Zi芝gB僻ee设备训对象(Z劣DO欺)。应用盟对象25杀5：用散于对裹所有苗对象朽的广灯播应用炉对象24乓1—歌25镇4：保鞭留6.绘3Zi么gB败ee协议踪蝶标准6.耀3.衔1Zi拿gB忌ee概述36Zi誓gB仿ee协议耍主要诸界定谱了网双络、波安全佣和应污用框迫架层夸。支持涂三种窗拓扑脸结构鬼：星型(S伞ta昏r)结构汉，可熟提供喘很长浇时间派的电沾池使汁用寿搂命。网状(M稿es斑h)结构记，有谋多条诉传输裳路径膛，具壳有较伍高的剩可靠吊性。簇树棚型(C民lu株st鲁er坛T倚re究e)结构券，结蜓合了泊星型截和网仇状型简结构投，既宝有较瓦高的彻可靠供性，誓又节宿省电蜡池能畅量。6.桶3Zi挎gB钳ee协议席标准6.演3.景1Zi塌gB英ee概述星型网状型簇状型协调器路由器终端设备37按节吗点在粥网络鼓中担惠当的牵角色协调禁器负责哄发起链并维谢护一喂个无抹线网毅络，亲识别艰网络袭中的叔设备出加入变网络叙。路由识器支撑纺网络哗链路化结构刊，完苦成数茄据包摘的转便发。终端窑设备是网谅络的材感知孙者和脖执行欢者，把负责霉数据摧采集勇和可陪执行刘的网犯络动竭作。6.伍3Zi香gB桃ee协议权标准6.纵3.畜1Zi起gB寇ee概述38按节绩点的饺复杂骄程度全功芝能设搅备（FF恋D）是一含种功晓能完仪备的袭设备妙，可贱完成彩路由穗任务针，充少当网坝络协嚷调器桨。它衣可与崖其它概的功箭能完凯备型宋设备透或功与能简辆化型扣设备纱连接律通信维，一形般接增有线卷电源的。简化浑功能兽设备理（RF雁D）是网四络中拢简单凤的发竞送接瘦收节象点，皇它一疾般由寨电池蚊供电拜，只择与功情能完衣备型冲设备底连接恋通信垫。6.弹3Zi舒gB庸ee协议消标准6.核3.瞧1Zi艳gB嘴ee概述39星型狂拓扑等结构由一子个协剪调器顷和多锡个从筝设备浇组成话，主私协调命器必嘴须为宅一个FF舌D，从核设备说既可浙为FF脖D也可蔽为RF驴D。在任述何一煮个拓楚扑网距络上醋，所趴有设网备都塔有唯龄一的64位长拨地址伤（IE乖EE地址在）和海一个16位的铅短地僻址。短地戒址是午一个博相对幻玉地址挺，长闻地址割是一怠个绝挤对地筝址。在Zi剥gB揭ee技术吗应用团中，PA灰N主协肺调器析是主艇要的皆耗能戒设备舅，其悉他从迁设备架均采乘用电除池供忍电。Zi巾gB额ee技术记的星堡型拓失扑结膨构通泪常在眉家庭寺自动食化、PC外围如设备瞎、玩苍具、丽游戏资以及盟个人臭健康夕检查灶等方漂面得穷到应装用。6.缘瑞3Zi榴gB粥ee协议掘标准6.映3.金1Zi盖gB没ee概述40网状挣拓扑西结构同样打也存犁一个戏协调钥器作虾为主墓设备咱，但副不同它于星飘型网狸络，教在网令状网捷络中凑的任勉何一刃个设奴备，鸟只要拦是在摇它的班通信冲范围剥内，际就可应以和捎其它纪设备董通信舱。网状简网络遮能够具构成楚较为说复杂忽的网地络结芽构。一个伴对等烫网络筑的路墓由协徐议可划以是税基于Ad册h棕oc技术捕的，姓也可荷以是像自组愚织式稀的和弟自恢毫复的纵，并钓且，侧在网星络中冻各个浊设备素之间润发送鸦消息容时，渗可通防过多盾个中缘瑞间设宁备中替继的朴方式乳进行近传输唐，即碎通常陡称为转多跳梨的传滔输方造式，纺以增屑大网别络的尾覆盖组范围号。6.轿3Zi册gB修ee协议胸标准6.扮3.业1Zi患gB宿ee概述41树状哄拓扑志结构由一泊个协倒调器绩，多亏个路拉由器呼和多顾个终甜端设艺备组储成，在建罢立一滴个网掘络时浪，主上协调捕器将喂其自县身设扬置成怒簇标袭识符苏为0的簇该头，嗓选择项一个罢没有亭使用翻的PA暑N标识念符，罢并向现邻近剑设备杜以广完播的饼形式骂发送样信标铸帧，友从而阀形成浴第一毙簇网薪络。收到牵信标捉帧的赖设备左在簇乒头中预请求剂加入士该网侍络，禽如果妥协调帅器允械许加存入，挽那么势主协提调器行会将搭该设权备作暖为其刷子节肝点加颜到它长的邻近仍表中，荣同时爆，请绸求加盆入的狐设备育将主着协调狮器作次为它芽的父锣节点新加到吸邻近疤列表锹中，疏成为停该网振络中拘的一妨个从越设备款；同嗽样，武其他絮的所峡有候弯选设些备都维按照足同样狠的方奋式，掌请求赴加入溪到该泉网络涌中，率作为甲网络竿的从怒设备莲。树状名网络特结构会的优曾点在剥于可急以增幸加网慕络的到覆盖剖范围菜，缺返点是尽会增餐加传厨输信开息的株延迟姜时间的。6.东3Zi秀gB梳ee协议纸标准6.挂3.芦1Zi废gB糟ee概述423、Zi闸gB爆ee的技胜术特烘点(1病)数据叫传输垫速率尿低:(2纱0～25低0k竖bp袍s)，专陈注于度低速赤应用景。(2恢)有效欣范围驾小：有效花覆盖婚范围10～75黄m之间里。(3军)工作称频段府灵活润：使用挑的频言段分恨别为2.恨4G喝Hz猜(全球)、86践8M虎Hz摇(欧洲)及91特5M臭Hz接(北美)，均慌为IS院M频段纵。(4坦)省电渡：由于条工作君周期赞很短与，收犹发信池息功沾耗较朗低，栗以及它采用桃了休罩眠模婆式，Zi汪gB轧ee可确醋保两海节五呜号电泻池支步持长区达6个月塌至2年左窑右的腔使用影时间科。6.钟3Zi拦gB滴ee协议旦标准6.馆3.偶1Zi狡gB仍ee概述43(5脖)可靠轮：采用乓碰撞昼避免餐机制灰，避耕免发壁送时馅的竞技争和揉冲突糠。(6恶)成本版低：由于诊数据舱传输戏速率纺低，摄协议私简单洋，降壁低了劫成本满，另评外使馆用Zi旁gB蛛ee协议秃可免珠专利撤费。(7雅)时延俘短：设备瓦搜索灭时延陈的典场型值夸为30牺ms，休笔眠激福活时星延的嚷典型申值是15族ms，活瓦动设垦备信杂道接说入时聚延为15成ms。(8涝)网络刚容量喂大：一个Zi锅gB胞ee网络怠可容防纳多卖达25协4个从枕设备絮和一闻个主迎设备丸，一孕个区鞠域内裕可同针时布撕置多包达10望0个Zi芳gB橡ee网络油。(9晋)安全周：Zi慰gB性ee提供范了数郑据完酱整性世检查洋和认浪证功盖能，神加密膀算法桑采用AE昼S-进12腿8，应运用层撇安全胜属性凑可根冲据需甚求配址置。6.霜3Zi汇gB怒ee协议潮标准6.乓3.桥1Zi惯gB笨ee概述441、Zi奖gB谅ee网络拢层（NW吃K）功薯能节点索加入装、离铜开网宋络的爪管理茧；帧的教安全金机制誓管理根据织路由摇发送严帧到厅目的粱节点发现溜和维按护路跑由发现陷邻居晋节点尾和维粒护邻券居节思点信糖息Zi待gB雾ee执行善基于耍用于AO戒DV专用比网络笋的路雁由协蹈议。6.扩3Zi秘gB肢ee协议膛标准6.全3.帆2网络饶层规什范452、网简络层旱向应泻用层酒提供层的服硬务网络桨层数你据实哑体(N帽LD械E)提供天数据该传输民服务网络雕层管端理实仿体(N抵LM俊E)提供贡网络肉管理激服务6.采3Zi族gB啦ee协议间标准6.草3.陕2网络股层规条范46网络饲层数壶据实症体提供彻数据冻传输紧服务符合验按照钢应用榴协议慢数据拦单元(A咸PD脖U)的格损式在同揉一个铁网络找中的亏单个元或多龟个设对备之锤间传孝送传送哈目标盒可以孟是终劳端设沉备，懒也可烧以是揉中间魂设备应用渗协议号数据腔单元(A驴pp般li颠ca半ti纸on件P雾ro矿to解co秀l麦Da刑ta佛U店ni挣t，AP突DU)6.缸3Zi厌gB麻ee协议傍标准6.吩3.恭2网络优层规磁范APDU头地址信息APDU有效负载4字节16字节可变长度命令信息数据源和目标的IEEE地址有效数据，如测量值等。47网络愁层管朋理实银体提供尘网络火管理寒服务配置傅一个饰新的穗设备:对设磁备初漂始化加入森或离绵开网睛络寻址:协调摩器和宿路由哗器为婚新入仿网络钞设备纽奉分配乏地址邻居免发现:发现伴、记侧录和护汇报乐一跳偶邻居袍设备建的信既息接收筑控制:控制智接收财机的举接收滩状态6.方3Zi喜gB奶ee协议拉标准6.村3.蒸2网络培层规态范483、Zi杠gB报ee网络裕层的讲帧结伐构帧控少制域鞠：包括变帧种纠类、背寻址石等控迷制标呈志位目标禾地址雅域：存放册目标阶设备撇的短赠地址停或广赛播地双址(0坊xf顺ff跃f)源地征址域套：存放缺发送坊设备鹿自己尘的短馋地址半径牌域：传输铅半径卧（跳数）序列袖号域鹿：每次波发送盯帧时弦加1帧负闲载域斧：长度侮可变6.抗3Zi罚gB端ee协议旁标准6.董3.撇2网络励层规输范2字节帧控制2目标地址2源地址1半径1序列号变长帧负载路由域帧头496.称3Zi证gB参ee协议膛标准6.窄3.睬2网络正层规搅范4、协捕调器谅组网制过程扫描叨信道指定PA峡NI党D？是否是否有冲座突？返回栏错误婆信息选择狭合适叮的PA盲NI率D返回弹成功呜信息现在戒网络鸦中有几个机节点个？如何校指定PA董NI振D？指定辆：0姓—箱0x贵3F购FF未指播定：0x区FF男FF仅协叉调器1个节消点短地骡址设陆为0505、设赖备加塞入网煎络子设咐备父设食备子设备发送信标请求命令帧父设备发送信标帧子设备发送连接请求命令帧父设备发送ACK应答帧，若允许入网，则未处理数据位置1，否则置0.若ACK帧中未处理数据位为1，则子设备发送上位数据请求命令帧父设备发送该设备所对应的连接响应命令帧子设备从响应命令帧中获取PANID和短地址，并更新父设备信息.6.阵3Zi雾gB笔ee协议炊标准6.士3.示2网络究层规突范516、网查络地坦址分泪配每个Zi遣gB淋ee设备陆加入蜓网络导时，晴从其习父设骡备那嫂里获肥得一堪个网花络地誓址（专短地杠址）MA辫X_错DE名PT偿H网络涨最大斯深度抄，协锹调器笛深度旬为0MA辽X_满CH悼IL侮DR衣EN协调殊器或除路由磨器的鬼最多点子节月点数MA政X_熔RO衔UT智ER协调抛器或激路由巴器的馋子节挨点中邮最多班路由矩器数6.构3Zi降gB温ee协议叮标准6.槽3.需2网络喂层规达范MA狗X_智RO舰UT邀ER凑≤别M漠AX幅_C坑HI父LD染RE柿N52兄弟玩节点版之间行的地泰址间真隔Cs捕ki惨p的计城算:Cm估:MA也X_虽CH逝IL我DR挎ENRm:MA盟X_撞RO俩UT观ERLm压:MA雅X_迹DE慌PT刮Hd朱:设备岁深度6.迷3Zi男gB匹ee协议海标准6.践3.松2网络谦层规半范dCskip(d)021152130=号4=积4=浓353父节观点利殖用Cs皂ki播p(局d)作为费偏移，向子外节点住分配雪有效晶地址胃。A1=Apa绿re茶nt+积1An=补An-赶1+Cs踩ki玻p(混d)6.胞3Zi桑gB抄ee协议既标准6.工3.绿2网络贷层规食范54Ad超dr=刑18Cs承ki苏p位置棒配置获范例最多助子节奸点=铁4，最堆多路夕由节威点=牵3，最螺大深牌度=颠3Ad物dr=岗0Ad英dr=担1Ad休dr=滩35Ad喉dr=际2Ad亲dr=警19Ad炼dr=校246.命3Zi恐gB稻ee协议馒标准6.凑3.逢2网络治层规披范CRERRRR34569101187121314151617dCskip(d)01715213055Cs精ki魄p位置初配方垄式优御缺点优点抢是简仙单，躬且可膛用来屠作为姿树状蓬路由即的依抬据。缺点症是不罗适合渣大型划网络组网横之前索，最腔大深羡度、屯子节半点数兵等参填数无络法确毯定。Cs颤ki痛p位置钱配置伶方法恐只适汪合星洞型和从树状畅拓扑冷，不俩支持木网状搁拓扑卵。Zi僚gB债eePr舱o对此金作了乘改进因。6.读3Zi爸gB党ee协议风标准6.陶3.膊2网络具层规卡范567、网荡络报递文的腿发送根据与不同田的报事文类绘型封沙装相讨应的朗网络慢报文英，其因中源胆地址烤为本尺设备型网络尤地址箱，目桑的地躬址为蓬最终拔的目怕的设乱备网到络地到址；调用MA霜C层数迅据帧哭的封山装函刘数组惊织MA南C数据秆帧，裳其中价数据娇帧的刃源地船址为雁本设串备地槐址，火目的捕地址扒是通终过相想应的冬路由以算法桌计算套出来却的下引一跳摇节点智的地朗址；帧组绒织好何后，准将该纸数据亭帧发苍送给眨下一蛇跳节宝点，芦由下果一跳炕节点或来负脂责接义收、仅转发闹。6.喂3Zi蒜gB庄ee协议缓标准6.那3.牲2网络纯层规辱范578、网贞络报殃文的益接收MA肉C层成货功接弟收到害数据欧帧后戴，去桃除帧漂头、凳帧尾册域，喘剩下灯数据撇载荷菌域作巨为网怨络报伙文传普递给砌网络泳层。6.欺3Zi懂gB愚ee协议灯标准6.傲3.百2网络盏层规纵范收到贴报文是合缸法报虚文？否丢弃并报错执行是数据报文命令报文协调器/路由器终端设备是自猪己报宣文？否丢弃是自己报文？否根据路由进行转发是是将数梦据载侮荷传至蚕上层58Zi惜gB萍ee应用奇层框疫架包极括应仰用支经持层(A岩PS隙)、Zi基gB蜜ee设备欲对象(Z惰DO区)和制穴造商街定义烈的应架用对倡象。应用绒支持科层的氧功能宿包括闸：维乓持绑堂定表疯、在嚼绑定喘的设蜜备之钱间传塌送消窝息。Zi扔gB寻ee设备跨对象抓的功参能包研括：酿定义婚设备笨在网肢络中劈燕的角适色(如Zi围gB戚ee协调兄器和拆终端战设备)，发花起和载响应罪绑定信请求产，在参网络咽设备故之间培建立茧安全跨机制下。Zi衔gB原ee设备溜对象钉还负耐责发枝现网爱络中错的设晓备，励并且止决定后向他养们提倚供何吉种应辛用服芝务。Zi讨gB昨ee应用泊层除证了提城供一帆些必址要函玻数以匹及为港网络君层提肾供合思适的究服务扑接口台外，铸一个捉重要灿的功超能是防应用潜者可否在这歉层定也义自振己的怠应用松对象膊。6.屑3Zi除gB险ee协议魂标准6.翻3.冬3应用强层59应用钳支持健子层AP任SAP生S层主逆要功单能:（1）AP陡S层协爽议数己据单占元AP差DU的处蓝理。（2）AP厦SD爹E提供捐在同未一个挨网络迁中的旺应用贱实体愚之间鸽的数抢据传搜输机馒制。（3）AP咽SM雅E提供幅多种摇服务柳给应梁用对询象，恐这些音服务窑包括榴安全贵服务泉何绑均定设标备，您并维危护管贩理对云象的宝数据猾库，秩也就寨是我杜们常世说的AI趟B。60应用欢框架望（Ap骆pl吉ic扰at弱io爹n宴Fr愚am矛ew间or块k）为阵各个谈用户法自定介义的葱应用籍对象乳提供线了模井板式仓的活汽动空角间，哲为每喂个应贫用对喜象提每供了乒键值绵对KV蔽P服务夺和报牵文MS啄G服务痒两种裂服务供供数饱据传际输使州用。每个稿节点胆除了64位的IE稍EE地址脂，16位的狸网络徐地址勤，每巩个节嚼点还霞提供纱了8位的正应用座层入怀口地倍址，冰对应刷于用虫户应高用对屑象。厕端点0为ZD呢O接口居，端正点1至24涝0供用东户自拉定义妻用于反对象半使用挎，端裤点25陕5为广彩播地众址，膨端点24感1戴-2裂54保留宿将来树使用钞。每劈燕一个糠应用违都对控应一猴个配惜置文运件（Pr克of工il育e）。纺配置糕文件鞠包括春：设思备ID（De没vi昼ce冲I签D），积事务体集群ID（cl报us严te许r豪ID），佣属性ID（At薪tr钉ib胸ut堆e骄ID）等百。AF可以踩通过斜这些热信息肤来决阿定服燃务类馋型。61Zi堂gB掏ee设备艺对象ZD砖OZD巨O是一税个特鹅殊的贝应用摧层的祸端点恼（En冻dp顾oi胡nt）。飘它是灶应用杏层其拨他端乌点与么应用挂子层籍管理疯实体既交互骄的中捕间件驾。它冈主要敲提供禁的功南能如像下：（1）初装始化紧应用笼支持拍子层斑，网界络层拐。（2）发炎现节村点和那节点饱功能纪。在然无信醋标的衣网络茶中，冶加入窝的节懂点只绸对其阁父节秧点可倍见。酬而其塌他节露点可吹以通孟过ZD商O的功赌能来谊确定类网络笔的整贵体拓赖扑结抵构已屈经节折点所看能提捆供的某功能浸。（3）安猪全加争密管钟理：环主要耐包括劝安全ke芬y的建爆立和浙发送卖，已倒经安龟全授斧权。（4）网困络的兼维护戴功能拣。（