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各子域内容说明如下： 帧类型子域：占3位，000表示信标帧，001表示数据帧， 010表示确认帧，011表示MAC命令帧，其他取值预留。 安全使能子域：占1位，0表示MAC层没有对该帧做加 密处理；1表示该帧使用了MACPIB中的密钥进行保护。 数据待传指示：1表示在当前帧之后，发送设备还有数 据要传送给接收设备，பைடு நூலகம்收设备需要再发送数据请求命令来 索取数据；0表示发送数据帧的设备没有更多的数据要传送 给接收设备。
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3.1.2 帧结构 MAC帧，即MAC协议数据单元(MPDU)，是由一系列
字段按照特定的顺序排列而成的。其设计目标是在保持低复 杂度的前提下实现在噪声信道上的可靠数据传输。MAC层 帧结构分为一般格式和特定格式。
1. MAC帧的一般格式 MAC帧的一般格式，即所有的MAC帧都由以下三部分 组成：MAC帧头(MHR)、MAC有效载荷和MAC帧尾，如图 3-2所示。
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图3-2 MAC帧的一般格式
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MAC帧头部分由帧控制字段和帧序号字段组成；MAC 有效载荷部分的长度与帧类型相关，确认帧的有效载荷部分 长度为0；MAC帧尾是校验序列(FCS)。
1) 帧控制字段 帧控制字段的长度为16位，共分为9个子域。帧控制字 段格式如图3-3所示。
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图3-3 帧控制字段的格式
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4. 信标帧的同步 在信标帧使用的网络中(详见3.1.2节)，一般设备通过协 调器信标帧的同步来得知协调器里是否有发送给自己的数据； 另一方面，为了减少设备的功耗，设备需要知道信道何时进 入不活跃时段，这样设备可以在不活跃时段关闭射频，而在 协调器广播信标帧时打开射频。所有这些操作都需要与信标 帧精确同步。
同步。 处理和维护保证GTS(Guaranteed Time Slot，同步时隙)。 在两个对等MAC实体间提供可靠链路。
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MAC层包括MAC层管理实体(MLME)，可以提供调用 MAC层管理功能的管理服务接口，同时还负责维护MACPAN信息库(MAC-PIB)。MAC层参考模型如图3-1所示。
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2. PAN的建立和维护 在一个新设备上电的时候，如果设备不是协调器，它将 通过扫描发现已有的网络，然后选择一个网络进行关联。如 果是一个协调器设备，则扫描已有网络，选择空余的信道与 合法的PANID(Personal Area Network ID)，然后构建一个新 网络。当一个设备在通信过程中与其关联的协调器失去同步， 也需要通过扫描通知其协调器。为了实现这些功能， 802.15.4标准专门定义了四种扫描：ED信道扫描(ED SCAN)、 主动信道扫描(Active SCAN)、被动信道扫描(Passive SCAN) 和孤立信道扫描(Orphan Channel SCAN)。
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相关原语为MLME-SCAN.request和MLME-SCAN.confirm。 请求原语参数为扫描类型、扫描信道和扫描时间，确认原语 返回扫描结果。
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3. 关联和解除关联 关联即设备加入一个网络，解除关联即设备从这个网络 中退出。一般的设备(路由器或者终端节点)在启动完成扫描 后，已经得到附近各个网络的参数，下一步就是选择一个合 适的网络与协调器进行关联。在关联前，上层需要设置好相 关的PIB参数(调用PIB参数设置原语)，如物理信道的选择、 PANID、协调器地址等。
图3-1 MAC层参考模型
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MAC层通过MAC公共部分子层(MCPS)的数据 SAP(MCPS-SAP)提供MAC数据服务；通过MLME-SAP提供 MAC管理服务，这两种服务是通过物理层PD-SAP和物理层 (PHY)之间的接口来实现的。除了这些外部接口外，MCPS 和MLME之间还隐含了一个内部接口，用于MLME调用 MAC管理服务。MAC子层具体实现如下功能。
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第3章 MAC层协议
3.1 概述 3.2 竞争型MAC协议 3.3 分配型MAC协议 3.4 混合型MAC协议 3.5 MAC层与跨层设计 小结
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本章目标 理解MAC层功能。 掌握MAC层帧结构。 理解竞争型MAC协议。 掌握SMAC、TMAC、PMAC协议。 理解分配型MAC协议。 掌握SMACS、TRAMA、DMAC协议。 理解混合型MAC协议。 掌握ZMAC协议。 了解MAC层跨层设计。
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确认请求：占1位，1表示接收设备在接收到该数据帧或 命令帧后，如果判断其为有效帧就要向发送设备反馈一个确 认帧；0表示接收设备不需要反馈确认帧。
网内/网际子域：占1位，表示该数据帧是否在同一PAN 内传输，如果该指示位为1且存在源地址和目的地址，则 MAC帧中将不包含源PAN标识码字段；如果该指示位为0且 存在源地址和目的地址，则MAC帧中将包含PAN标识码和 目的PAN标识码。
3 学习导航
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3.1 概述
无线传感器网络中信号的传输主要依靠无线信道，介质 访问控制(MAC)协议决定无线信道的使用方式。MAC协议 通过传感器节点之间分配和共享有限的无线信道资源，构建 起无线传感器网络通信系统的底层基础结构。
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3.1.1 功能概述 IEEE802.15.4标准定义MAC子层具有以下几项功能： 采用CSMA/CA机制来访问信道。 PAN(Personal Area Network，个域网)的建立和维护。 支持PAN网络的关联(加入网络)和解除关联(退出网络)。 协调器产生网络信标帧，普通设备根据信标帧与协调器
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1. 支持CSMA/CA的工作 CSMA/CA(载波侦听多路访问/冲突检测)机制实际是在 发送数据帧之前对信道进行预约，以免造成信道碰撞问题。 CSMA/CA提供两种方式来对无线信道进行共享访问，工作 流程分别如下： 送出数据前，监听信道的使用情况，维持一段时间 后，再等待一段随机的时间后信道依然空闲，送出数据。由 于每个设备采用的随机时间不同，所以可以减少冲突的机会。 送出数据前，先送一段小小的请求传送RTS报文给目 标端，等待目标端回应CTS报文后才开始传送。利用 RTS/CTS握手程序，确保传送数据时不会碰撞。