又到了一周一期的“本周看點”啦，上周小億跟大家分享了IEEE 802.15.4協(xié)議的框架和特點，這周分享一些關(guān)于該協(xié)議的幀類型和數(shù)據(jù)傳輸模型，下周分享PHY層物理特性和幀結(jié)構(gòu)，記得持續(xù)關(guān)注哦！
存在三種類型的數(shù)據(jù)傳輸方式。第一個，設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)給協(xié)調(diào)器，第二個，協(xié)調(diào)器發(fā)送數(shù)據(jù)給設(shè)備，第三個，對等設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸（比如ZigBee網(wǎng)絡(luò)中的路由之間的數(shù)據(jù)傳輸）。
當(dāng)設(shè)備把數(shù)據(jù)發(fā)送給支持信標(biāo)的協(xié)調(diào)器時，它首先需要監(jiān)聽網(wǎng)絡(luò)信標(biāo)幀，當(dāng)找到信標(biāo)幀時設(shè)備與超幀結(jié)構(gòu)同步，在適當(dāng)?shù)臅r間設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)給協(xié)調(diào)器。協(xié)調(diào)器接收到數(shù)據(jù)后向設(shè)備回復(fù)一個ACK表示已經(jīng)成功收到，具體流程如上圖所示。
當(dāng)設(shè)備把數(shù)據(jù)發(fā)送給不支持信標(biāo)的協(xié)調(diào)器時，只需要把數(shù)據(jù)發(fā)送給協(xié)調(diào)器，協(xié)調(diào)器收到數(shù)據(jù)時給設(shè)備回復(fù)一個ACK表示成功接收，具體流程如上圖所示。
在啟用信標(biāo)的網(wǎng)絡(luò)中當(dāng)協(xié)調(diào)器希望把數(shù)據(jù)發(fā)送給設(shè)備時，首先，協(xié)調(diào)器在網(wǎng)絡(luò)信標(biāo)中指示數(shù)據(jù)消息已經(jīng)掛起。其次，設(shè)備定期監(jiān)聽網(wǎng)絡(luò)信標(biāo)，如果有消息等待，就發(fā)送MAC請求數(shù)據(jù)幀。其次，當(dāng)協(xié)調(diào)器收到設(shè)備發(fā)送的MAC請求數(shù)據(jù)幀時，回復(fù)ACK幀給設(shè)備確認(rèn)數(shù)據(jù)請求的成功接收。然后，協(xié)調(diào)器把準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)發(fā)送給設(shè)備，設(shè)備收到后回復(fù)一幀ACK。具體流程如上圖。
在不啟用信標(biāo)的網(wǎng)絡(luò)中當(dāng)協(xié)調(diào)器希望將數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆O(shè)備時，首先，協(xié)調(diào)器把準(zhǔn)備發(fā)送給設(shè)備的數(shù)據(jù)暫時存儲以便設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)請求幀來請求數(shù)據(jù)。其次，當(dāng)協(xié)調(diào)器接收到設(shè)備發(fā)送的數(shù)據(jù)請求幀時，協(xié)調(diào)器先回復(fù)一個ACK給設(shè)備表示收到數(shù)據(jù)請求。然后，協(xié)調(diào)器把數(shù)據(jù)發(fā)送給設(shè)備。最后，設(shè)備接收到數(shù)據(jù)時給協(xié)調(diào)器回復(fù)一個ACK表示接收到數(shù)據(jù)。具體流程如上圖所示。
在對等網(wǎng)絡(luò)中，每一個設(shè)備都可以和它無線電范圍內(nèi)其他設(shè)備進行通信，為了實現(xiàn)這一點需要網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備保持同步，比如在ZigBee網(wǎng)絡(luò)中路由設(shè)備會周期性的廣播路由信息來同步。
設(shè)計幀結(jié)構(gòu)主要考慮兩方面，其一是使幀結(jié)構(gòu)盡可能簡單，其二是保證在具有噪聲的信道中傳輸時保持健壯性。每一層的協(xié)議都會在這個結(jié)構(gòu)上添加本層相關(guān)的頭部和尾部。IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)定義了4種幀結(jié)構(gòu)：
— A beacon frame（信標(biāo)幀）, 用于協(xié)調(diào)器發(fā)送信標(biāo)幀
— A data frame（數(shù)據(jù)幀）, 用于發(fā)送數(shù)據(jù)
— An acknowledgment frame（ACK幀）,用于確認(rèn)接收成功
— A MAC command frame（命令幀）, 用于處理所有MAC對等實體控制傳輸
上圖顯示了信標(biāo)幀的結(jié)構(gòu)，它起源于MAC子層內(nèi)部。協(xié)調(diào)器可以在啟用了信標(biāo)的PAN中傳輸網(wǎng)絡(luò)信標(biāo)。幀頭（MHR）包含幀控制域、幀序列號、地址域、附加安全頭部。MAC有效負(fù)載包含超幀規(guī)范、GTS字段、掛起地址字段、信標(biāo)有效負(fù)載。幀尾（MFR）包含一個16位幀校驗序列(FCS)。MHR,MAC Payload和MFR一起形成MAC信標(biāo)幀(MPDU)。然后將MAC信標(biāo)幀作為PHY服務(wù)數(shù)據(jù)單元(PSDU)傳遞給PHY layer（物理層）的PHY負(fù)載。
數(shù)據(jù)有效載荷被傳遞到MAC子層，被稱為MAC服務(wù)數(shù)據(jù)單元(MSDU)。MAC有效負(fù)載以MHR為前綴并附加MFR。MHR包含幀控制域，幀序列號，地址域，附加安全頭部。MFR包含16位的FCS效驗。MHR、MACPayload和MFR一起構(gòu)成了MAC數(shù)據(jù)幀(MPDU)。MPDU作為PSDU被傳遞到PHY成為PHY的有效載荷。
上圖顯示了ACK確認(rèn)幀的結(jié)構(gòu)，它起源于MAC子層內(nèi)部。ACK確認(rèn)幀由幀頭（MHR）和幀尾（MFR）組成,它沒有MAC有效負(fù)載。MHR包含幀控制域、幀序列號。MFR包含16位的FCS效驗。MHR和MFR一起構(gòu)成MAC ACK確認(rèn)幀（MPDU）。MPDU作為PSDU被傳遞到PHY，它成為PHY有效載荷。
上圖顯示了MAC命令幀的結(jié)構(gòu)，它起源于MAC子層內(nèi)部。MAC Payload包含命令類型和命令有效載荷兩部分。MAC有效負(fù)載以MHR為前綴并附加MFR。MHR包含幀控制域、幀序列號、地址域、附加安全頭。MFR包含一個16位的FCS效驗。MHR、MACPayload和MFR一起構(gòu)成了MAC命令幀(MPDU)。MPDU作為PSDU被傳遞到PHY成為PHY的有效載荷。
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