DJYOS-ZigBee协议栈移植系列小文之二-ZigBee协议栈框架

ZigBee协议栈架构图

物理层(PHY)

        ZigBee是一种短距离无线通信与网络技术，其数据交换最终是通过无线信道完成。物理层的任务就是通过无线信道进行安全、有效的数据通信，为MAC层提供服务。物理层定义物理无线信道和MAC层之间的接口，提供物理层数据服务和物理层管理服务。通过该接口维护物理层相关的管理对象的数据库(PIB)。完成的任务有：无线收发机的激活与关闭、信道能量检测、接收信道链路服务质量信息、信道接入方式、信道频率选择、数据发送和接收。

       ZigBee使用的频段可能很多人都知道是2.4GHz，可不一定听说过“sub-1GHz”，不一定知道902MHz，868MHz，780MHz这些也是ZigBee使用的频段。

IEEE802.15.4规定了2.4GHz ISM频段，这个频段在全球通用，除此之外该标准还提供另一个非常有用的可选功能，就是使用地域性频段。这个地域性频段范围通常被称为“sub-1GHz”，也叫做“频率在1GHz以下频段”。由于频率较低，这类频段可使应用设备获得更好的信号传输距离和传播效果。采用这些频段，室内环境下多路径传播等负面效应减少了；而2.4GHz信号在室内环境中更容易被光滑墙面、金属构件反射，以及被潮湿空气削弱。目前，经批准的这类频段有四个，其具体频段和地域如下：日本，950MHz；北美和澳大利亚，902MHz；欧洲，868MHz；中国，780MHz。各频段占用的信道数及其频率范围如下：

实际的无线设备在通信时只占用其中的一段，称为信道。各个频段信道中心频率如下：

式中：k是信道编号。

介质接入控制层(MAC)

MAC层也包括管理实体(MLME)和数据实体(MLDE)。MAC层负责处理所有的物理无线信道访问，并产生网络信号(如果设备是协调器)，支持PAN(Personal Area Network,PAN)连接和分离，支持设备的安全性、信道接入采用CSMA-CA接入机制、处理和为何GTS机制、提供两个对等MAC实体之间可靠的链路。

ZigBee在物理层和MAC层采用IEEE802.15.4协议，使用带时隙或不带时隙的载波检测多址访问与冲突避免(CSMA-CA)数据传输方法，并与确认和数据校验等措施结合，保证数据的可靠传输。

网络层(NWK)

网络层实现节点的加入和离开、接收和抛弃其他节点、路由查找和数据传送功能。

应用层

ZigBee的应用层包括应用支持子层、ZigBee的设备对象、ZigBee设备框架、ZigBee设备模板和制造商定义的应用对象等四部分组成。

应用层定义设备在网络中的角色(如协调器、路由器和终端设备)、发起和响应绑定请求，在网络节点之间建立安全机制等。

欢迎访问DJYOS论坛:www.djyos.com