《ZigBee2007协议规范》(中)第1章.pdf-资料库

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www.zigbee-sh.cn 郑州新双恒 ZigBee 协议规范文件 053474r1 第一章 ZIGBEE 协议概述 1.11.11.11.1 协议描述 ZigBee 联盟正在开发一种低成本、极低功耗的双向无线通信标准。采用 ZigBee 标准的解决方案将被嵌入到消费型电子产品、家庭和楼宇自动化、工业控制、PC 外设、医疗传感应用、玩具和游戏中。 1.1.1 范围本文件包括有关 ZigBee 协议标准的规范、接口描述、对象描述、协议和算法。包括应用支持子层（APS）、 ZigBee 设备对象（ZDO）、 ZigBee 设备配置（ZDP）、应用程序构架层、网络层（NWK）和 ZigBee 安全服务。 1.1.2 目的本文件的目的是为今后实施 ZigBee 协议标准提供一个明确的描述，以便于许多将 ZigBee 标准纳入平台和设备的公司，根据本文件为新兴的无线市场产生兼容的、低成本和高可用性的产品。 1.1.3 协议栈结构 ZigBee 协议栈结构由一组被称作层的模块组成。每一层为上面的层执行一组特定的服务：数据实体提供了数据传输服务，管理实体提供了所有其它的服务。 ZigBee 标准组织版权© 2007。保留所有权利。

www.zigbee-sh.cn 郑州新双恒 ZigBee 协议规范文件 053474r1 每个服务实体通过一个服务接入点（SAP）为上层提供一个接口，每个 SAP 支持多种服务原语来实现要求的功能。 IEEE 802.15.4-2003 标准定义了两个较低层：物理层（PHY）和媒体访问控制子层（MAC）。 ZigBee 联盟在此基础上建立了网络层（NWK）和应用层构架。应用层构架由应用支持子层（APS）、 ZigBee 设备对象（ZDO）组成。制造商定义的应用对象使用构架层，和 ZDO 共享 APS 和安全服务。 IEEE 802.15.4-2003 有两个 PHY 层，运行在两个不同的频率范围：868/915 MHz 和 2.4 GHz。较低频率的 PHY 层覆盖了欧洲 868 MHz 频带和 915 MHz，使用的国家如美国和澳大利亚。较高频率的 PHY 层几乎在世界各地使用。关于 IEEE 802.15.4-2003 PHY 层的完整描述可以在[B1]中找到。 IEEE 802.15.4-2003 MAC 子层使用 CSMA-CA 机制来控制无线电信道的访问。其职责也可能包括传输信标帧，同步和提供一个可靠的传输机制。关于 IEEE 802.15.4-2003 MAC 子层的完整描述可以在[B1]中找到。图 1.1 ZigBee 协议栈结构概览 ZigBee 标准组织版权© 2007。保留所有权利。

www.zigbee-sh.cn 郑州新双恒 ZigBee 协议规范文件 053474r1 1.1.4 网络拓扑 ZigBee 网络层（NWK）支持星型、树型和网状网络拓扑。在星型拓扑中，网络由一个叫做 ZigBee 协调器的设备控制。ZigBee 协调器负责发起和维护网络中的设备，以及所有其它设备，称为终端设备，直接与 ZigBee 协调器通信。在网状和树型拓扑中，ZigBee 协调器负责启动网络，选择某些关键的网络参数，但是网络可以通过使用 ZigBee 路由器进行扩展。在树型网络中，路由器使用一个分级路由策略在网络中传送数据和控制信息。树型网络可以使用 IEEE 802.15.4-2003 规范描述的以信标为导向的通信。网状网络允许完全的点对点通信。网状网络中的 ZigBee 路由器不会定期发出 IEEE 802.15.4-2003 信标。本规范仅描述了内部 PAN 网络，即通信开始和终止都是在同一个网络。 1.2 约定和缩写 1.2.1 约定 1.2.1.1 符号和表示法表示法遵守 ANSI X9.63 – 2001，§ 2.2 [ B7] 1.2.1.2 整数、八位字节及其表示从附录 A 到 D，整数表示为八位字节的字符串，八位字节表示为二进制字符串，会被固定下来。所有整数应该以最高有效的八位字节首序的形式表示为八位字节的字符串。这个表示遵循 4.3 节中的 ANSI X9.63-2001 [B7]中的转换。所有八位字节应该以高位八位字节首序形式表示为二进制字符串。 1.2.1.3 传输顺序除非另有说明，本规范中所有帧的传输顺序按照 IEEE Std. 802.15.4-2003 [B1] )中使用的约定： ● 帧格式按照它们被 PHY 层传来的顺序描述——从左至右——最左边的位首先传输。 ● 每个域中的位从 0（最左边，最低）编号，直到 k-1（最右边，最高），域的长度就是 k 位。 ZigBee 标准组织版权© 2007。保留所有权利。

www.zigbee-sh.cn 郑州新双恒 ZigBee 协议规范文件 053474r1 ● 长于一个八位字节的域被发送到 PHY 层，按照位编号最低的八位字节到位编号最高的八位字节的顺序。 1.2.1.4 字符串和字符串操作字符串是一个经过特定设置的符号的序列（例如，二进制字母表{0，1}或所有八位字节的集合）。字符串的长度是它所包含的符号个数（在同一字母表中）。空字符串的长度为 0。两个长度分别为 m 和 n 的字符串 x 和 y 的右串联（表示法：x||y），是长度为 m+n 的字符串z，它的最左边 m 位与 x 一致，最右边 n 位与 y 一致。一个八位字节是一个长度为 8 的字符串。在我们的上下文，所有的八位字节都是二进制字母表中的字符串。 1.31.31.31.3 缩略语和简称为施行本标准，使用以下缩略语和简称： AIB AF APDU APL APS APSDE APSDE-SAP APSME APSME-SAP ASDU BRT BTR BTT CCM* CSMA-CA EPID FFD GTS 应用支持层的信息库应用框架应用支持子层协议数据单元应用层应用支持子层应用支持子层数据实体应用支持子层数据实体-服务接入点应用支持子层管理实体应用支持子层管理实体—服务接入点 APS 服务数据单元广播重试计时器广播事务记录广播事件务表 CBC-MAC 模式增强计数器选项载波侦听多路访问——冲突检测扩展 PAN ID 全功能设备同步时隙 ZigBee 标准组织版权© 2007。保留所有权利。

www.zigbee-sh.cn 郑州新双恒 ZigBee 协议规范文件 053474r1 HDR IB LQI LR-WPAN MAC MCPS-SAP MIC MLME-SAP MSC MSDU MSG NBDT NHLE NIB NLDE NLDE-SAP NLME NLME-SAP NPDU NSDU NWK OSI PAN PD-SAP PDU PHY PIB PLME-SAP POS QOS RFD RREP RREQ 头信息库链路质量指标低速率无线个人区域网媒体访问控制媒体访问控制公用部分子层—服务接入点消息完整性代码媒体访问控制子层管理实体—服务接入点消息序列图介质访问控制子层服务数据单元信息服务类型网络广播传送时间上层实体网络层信息库网络层数据实体网络层的数据实体—服务接入点网络层管理实体网络层管理实体—服务接入点网络层协议数据单元网络服务数据单元网络开放式系统互连个人区域网络物理层数据—服务接入点协议数据单元物理层个人区域网络信息库物理层管理实体—服务接入点个人操作空间服务质量精简功能设备路由应答路由请求 ZigBee 标准组织版权© 2007。保留所有权利。

www.zigbee-sh.cn 郑州新双恒 ZigBee 协议规范文件 053474r1 RN SAP SKG SKKE SSP SSS WPAN XML ZB ZDO 路由节点服务接入点密钥生成对称密钥的密钥建立安全服务提供商安全服务规范无线个人区域网可扩展标记语言 ZigBee ZigBee 设备对象 1.4 词汇 1.4.1 定义 1.4.1.1 一致性级别一致性级别定义应该遵循 IEEE Style Manual [B13]13 条第 1 节中的这些标准。 Expected Expected Expected Expected：一个关键词，用于描述本规范假设的设计模型的软件或硬件行为。其它硬件和软件设计模型也可以执行。 MayMayMayMay：一个关键词，指明在标准的限制范围内允许的一个行动方针（may等于允许）。 Shall Shall Shall Shall：一个关键词，指明为了符合标准要严格遵守的强制性要求；禁止偏离“Shall” （shall等于要求）。 Should Should Should Should：一个关键词，表示在一些可能性之中，某一个因为特别合适被推荐，没有提到或排除其它的；某个行动方针是首选但不是必要的；或者，（以否定形式）不赞成某个行动方针，但是也不禁止（should等于建议）。 Codes Reserved Reserved Codes Reserved Codes Reserved Codes：本规范定义的一组代码，但是不以其它方式使用。未来的规范的执行可能使用这些代码。一个执行本规范的产品不能产生这些代码。 ZigBee 标准组织版权© 2007。保留所有权利。

www.zigbee-sh.cn 郑州新双恒 ZigBee 协议规范文件 053474r1 Fields Reserved Reserved Fields Reserved Fields Reserved Fields：本规范定义的一组域，但是不以其它方式使用。执行本规范的产品必须使这些域为 0，且不能作出关于这些域的任何假设，或者执行基于它们的内容的处理。 Version Protocol ZigBee ZigBee Protocol Version ProtocolVersion ZigBee Protocol ZigBee Version：本规范管理的 ZigBee 协议版本的名称。所有遵守本规范的 ZigBee 协议栈的帧 NWK 头的帧控制域的协议版本子域的值应为 0x02。各种 ZigBee 规范协议修订版需要支持的协议版本如表 1.1。规范现行 ZigBee 2006 ZigBee 2004 表 1.11.11.11.1 ZigBee ZigBee ZigBee ZigBee 协议版本协议版本注解 0x02 0x02 0x01 要求和 ZigBee 2006 向后兼容不要求和 ZigBee 2004 向后兼容不要求和 ZigBee 2004 向后兼容原始 ZigBee 版本一个遵守本规范版本的 ZigBee 设备可以选择向后兼容本规范的 2004 修订版。如果选择了向后兼容，除了支持本规范版本描述的帧格式和功能，还要支持旧版本指定的所有帧格式和功能。[一个运行网络中的所有设备，不管其内部支持 ZigBee 规范的哪个修订版本，就其外部看的见的行为，都应该始终遵守一个 ZigBee 协议版本。] 从其外部行为的角度来说，一个 ZigBee 网络不应该包含遵守多个 ZigBee 协议版本的设备。[要加入的网络的协议版本应该由一个向后兼容的设备在决定加入网络之前，通过信标负载审查确定；或者如果设备是 ZigBee 协调器，应该由应用程序确定。]一个遵守本规范的 ZigBee 设备可以选择只支持 0x02 协议版本，这样它仅能加入支持适当信标负载的网络。一个遵守本规范的 ZigBee 设备应该丢弃所有携带的协议版本子域值不是 0x01 或 0x02 的帧，并应只处理协议版本为 0x01 或 0x02，符合设备参与进来的网络协议版本的帧。 ZigBee 标准组织版权© 2007。保留所有权利。

www.zigbee-sh.cn 郑州新双恒 ZigBee 协议规范文件 053474r1 1.4.1.2 ZigBee 定义为了履行本标准，使用以下名词和定义。本条中定义的名词可以在 IEEE P802.15.4 §3 [B1] 或 ANSIX9.63-2001 §2.1 [B7]中找到。 control Access control listlistlistlist：一个设备使用的一个表，来决定哪些设备被授权执行某个特定功能。 Access control Access control Access 这个表还可以存储用于与其它设备安全通信的安全信息（比如，密钥，帧计数，密钥计数，安全级别信息）。 network Active network keykeykeykey：ZigBee 设备使用的密钥，来加密送输出的 NWK 帧，还可用于处 Active network Active network Active 理输入的 NWK 帧。 network Alternate network keykeykeykey：一个可以代替主动网络密钥使用的密钥来处理输入的 NWK 帧。 Alternate network Alternate network Alternate domain Application Application domain Application domain Application domain：这描述了应用的广泛领域，比如楼宇自动化。 ation keykeykeykey:::: 这是一个主密钥或者连接密钥，通过信任中心发送到设备，用于加密 ationation ApplApplApplAppliiiiccccation 端到端通信。 object Application Application object Application object Application object：应用层顶部的一个组成部分，由实际执行此应用的制造商定义。 profi ationation ApplApplApplAppliiiiccccation profilllleeee：这是设备描述的一个集合，加在一起形成一个合作的应用。例如， profi ation profi 一个节点的恒温器可以与另外一个节点的炉控制器通信。它们一起合作，形成了一个供暖应用 profile。 protocol sub-layer support Application protocol datadatadatadata uniuniuniunit：一个数据单元，在支持两个对等实体 Application support sub-layer protocol sub-layer protocol support sub-layer Application support Application 子层的应用程序之间交换。 frame：这是一个命令帧，来自一个设备的 APSME，发给另一个设备 frame command APSAPSAPSAPS command command frame command frame 的对等实体。 Association Association Association Association：IEEE 802.15.4-2003 MAC 子层提供的服务，用于建立一个网络的成员。 Attribute Attribute Attribute Attribute：一个数据实体，表示一个物理量或状态。这个数据通过命令被传递给其它设备。 network personal areaareaareaarea network personal Beacon-enabled Beacon-enabled personal network Beacon-enabled personal Beacon-enabled network：这是一个个人区域网络，至少包括一个设备，以一个定期间隔传输信标帧。 Binding Binding Binding Binding：在一个源端点/cluster 标识符对和一个目的端点之间创建的单向逻辑连接，这可能存在于一个或多个设备上。 ZigBee 标准组织版权© 2007。保留所有权利。

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