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Zigbee 协议栈中文说明
1.概述
1.1解析ZigBee 堆栈架构
ZigBee 堆栈是在IEEE 802.15.4 标准基础上建立的，定义了协议的 MAC 和PHP 层。 ZigBee 设备应该包括IEEE802.15.4（该标准定义了 RF 射频以及与相邻设备之间的通信）的 PHP 和MAC 层，以及ZigBee 堆栈层：网络层（NWK ）、应用层和安全服务提供层。图 1-1 给出了这些组件的概况。
1.1.1ZigBee 堆栈层
每个ZigBee 设备都与一个特定模板有关，可能是公共模板或私有模板。这些模板定义 了设备的应用环境、 设备类型以及用于设备间通信的簇。 公共模板可以确保不同供应商的设 备在相同应用领域中的互操作性。
设备是由模板定义的，并以应用对象 （Application Objects ）的形式实现（见图1-1）。每
个
应用对象通过一个端点连接到
ZigBee 堆栈的余下部分，它们都是器件中可寻址的组件
App Obj
App Objl
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页用斎持-retAPsj
RtSEtNWK)
图1-1 zigbe 堆栈框架
从应用角度看，通信的本质就是端点到端点的连接（例如，一个带开关组件的设备与带一 个或多个灯组件的远端设备进行通信，目的是将这些灯点亮 ）。 端点之间的通信是通过称之为簇的数据结构实现的。这些簇是应用对象之间共享信息所 需的全部属性的容器， 在特殊应用中使用的簇在模板中有定义。 图1-1-2就是设备及其接口
的一个例子：
Outputs «?lnster narno
Input: vduister nairit^
图 1-1-2
每个接口都能接收（用于输入）或发送（用于输出）簇格式的数据。一共有二个特殊的端点，即端点0和端点255。端点0用于整个ZigBee设备的配置和管理。应用程序可以通过端点0与ZigBee堆栈的其它层通信，从而实现对这些层的初始化和配置。附属在端点0的对象被称为ZigBee设备对象（ZD0）。端点255用于向所有端点的广播。端点241到254是保留
端点。
所有端点都使用应用支持子层（APS）提供的服务。APS通过网络层和安全服务提供层与端点相接，并为数据传送、安全和绑定提供服务，因此能够适配不同但兼容的设备，比如带
灯的开关。
APS使用网络层（NWK）提供的服务。NWK负责设备到设备的通信，并负责网络中设备初始化所包含的活动、消息路由和网络发现。应用层可以通过ZigBee设备对象（ZD0）对网
络层参数进行配置和访问。
1.1.2 80
2.15.4 MAC 层
IEEE 802.15.4 标准为低速率无线个人域网（LR-WPAN）定义了 0SI模型开始的两层。
PHP层定义了无线射频应该具备的特征，它支持二种不同的射频信号，分别位于2450MHz 波段和868/915MHZ波段。2450MHz波段射频可以提供250kbps的数据速率和16个不同的信道。868/915MHZ 波段中，868MHz支持1个数据速率为 20kbps的信道，915MHz支持10个数据速率为40kbps的信道。
MAC层负责相邻设备间的单跳数据通信。它负责建立与网络的同步，支持关联和去关联
以及MAC层安全：它能提供二个设备之间的可靠链接。
1.1.3 关于服务接入点
ZigBee堆栈的不同层与802.15.4 MAC通过服务接入点（SAP）进行通信。SAP是某一特定层提供的服务与上层之间的接口。
ZigBee堆栈的大多数层有两个接口：数据实体接口和管理实体接口。数据实体接口的目标是向上层提供所需的常规数据服务。管理实体接口的目标是向上层提供访问内部层参数、配置和管理数据的机制。
1.1.4 ZigBee 的安全性
安全机制由安全服务提供层提供。然而值得注意的是，系统的整体安全性是在模板级定
义的，这意味着模板应该定义某一特定网络中应该实现何种类型的安全。
每一层（MAC、网络或应用层）都能被保护，为了降低存储要求，它们可以分享安全钥匙。 SSP 是通过ZDO进行初始化和配置的，要求实现高级加密标准（AES）。ZigBee规范定义了信任中心的用途。信任中心是在网络中分配安全钥匙的一种令人信任的设备。
1.1.5 ZigBee 堆栈容量和 ZigBee 设备
根据ZigBee堆栈规定的所有功能和支持，我们很容易推测ZigBee堆栈实现需要用到
设备中的大量存储器资源。不过ZigBee规范定义了三种类型的设备，每种都有自己的功
能要求：ZigBee协调器是启动和配置网络的一种设备。协调器可以保持间接寻址用的绑定表格，支持关联，同时还能设计信任中心和执行其它活动。一个ZigBee网络只允许有一个ZigBee协调器。
ZigBee路由器是一种支持关联的设备，能够将消息转发到其它设备。ZigBee网格或树
型网络可以有多个 ZigBee路由器。ZigBee星型网络不支持 ZigBee路由器。
ZigBee端终设备可以执行它的相关功能，并使用 ZigBee网络到达其它需要与其通信的设备。它的存储器容量要求最少。然而需要特别注意的是，网络的特定架构会戏剧性地影响设备所需的资源。NWK 支持的网络拓扑有星型、树型和网格型。在这几种网络拓扑中，星型网络对资源的要求最低。
ZigBee堆栈应该可以提供 ZigBee规范要求的所有功能，因此制造商的重点工作是开发实际的应用。为了更加容易实现，如果制造商使用某种公共模板，那么可用大多数现成的配置。如果没有合适的公共模板，则可以充分利用其它模板已经做过的工作创建自己的模板。
ZigBee协议栈体系包含一系列的层元件，其中有IEEE802.15.4 20PP标准中的MAC层
和PHP层，当然也包括ZigBee组织设计的NWK层。每个层的元件有其特定的服务功能。本说明描述内容涉及ZigBee协议栈的各层元件，但侧重于描述最具实际和理论探讨性的
APL应用层和NWK网络层。图1-1为ZigBee栈结构框图。
2APL应用层介绍
2.1.1应用层简介
如图2-1所示，ZigBee应用层由三个部分组成，APS子层、ZDO （包含ZDO管理平
台）和制造商定义的应用对象。