06 版ZigBee技術協議棧的研究

電子通信論文編號:TX233  論文字數:18238,頁數:49  有開題報告和任務書，

目錄
摘   要 I
ABSTRACT II
引言 1
1　ZigBee技術及協議的概述 2
1.1　ZigBee技術 2
1.1.1　ZigBee技術概述 2
1.1.2　ZigBee技術的應用前景 2
1.2　ZigBee協議的概述 2
1.2.1　ZigBee協議棧體系結構 2
1.2.2　ZigBee協議棧層次結構 3
1.2.3　ZigBee協議棧各層幀結構之間的關系 4
2　物理層(PHY)規范 5
2.1　物理層概述 5
2.2　數據的發送與接收 5
2.2.1　數據發送 5
2.2.2 數據接收 6
2.3　物理層數據服務功能實現 6
2.4　物理層管理服務功能實現 6
2.4.1　請求清除信道評估（CCA） 6
2.4.2　能量檢測（ED） 7
2.4.3　屬性獲取、設置原語操作 7
2.4.4　設置收發機工作狀態 7
2.5　物理層協議數據單元（PPDU）格式 7
3　MAC層規范 8
3.1　MAC層服務概述 8
3.2　MAC層數據服務功能的實現 8
3.2.1　MCPS-DATA.request原語 8
3.2.2　MCPS-PURGE.request原語 8
3.2.3　MAC層數據服務信息流程 8
3.3　MAC層管理服務功能的實現 9
3.3.1　MAC層關聯操作 9
3.3.2　MAC層解關聯操作 10
3.3.3　MAC層孤兒操作原語 11
3.3.4　MAC層信道掃描 11
3.3.5　請求協調器數據 12
3.4　物理層數據指示原語的處理 13
4　網絡層(NWK)規范 14
4.1　ZigBee網絡層服務概述 14
4.2　網絡層管理服務功能實現 14
4.2.1　建立一個新網絡 15
4.2.2　允許設備加入網絡 15
4.2.3　設備加入網絡 16
4.2.4　設備離開網絡 20
4.3　網絡層數據服務功能實現 21
4.4　路由算法 21
4.4.1　沿樹路由 21
4.4.2　廣播通信 23
4.4.3　路由選擇 24
4.5　網絡層幀結構 28
4.5.1　幀結構的一般形式 28
4.5.2　數據幀格式 28
4.5.3　命令幀格式 29
5　應用層(APL)規范 30
5.1　應用層概述 30
5.1.1　應用支撐子層(APS) 30
5.1.2　應用層框架 30
5.1.3　應用Profiles 30
5.1.4　ZigBee設備對象 30
5.2　ZigBee應用支撐子層 31
5.2.1　APS數據服務 31
5.2.2　APS管理服務 32
5.2.3　幀格式 34
5.3　ZigBee應用程序框架 37
5.3.1　建立一個ZigBee剖面 37
5.3.2　ZigBee描述符 37
5.3.3　AF幀格式 37
5.3.4　功能描述 38
5.4　ZigBee設備對象 38
5.4.1　范圍 38
5.4.2　設備對象描述 39
5.4.3　層接口描述 39
5.4.4　對象定義和行為 39
結論 41
致謝 42
參考文獻 43

摘要
 近年來，隨著社會信息化、家庭智能化和工業自動化等領域對無線通訊和數據傳輸需求的日益增長，基于IEEE802.15.4的無線網絡標準ZigBee協議標準作為一種全新的無線傳感網絡技術應運而生，并展示了迅猛發展的良好勢頭，廣泛應用到軍事無人值守和靈巧網絡通訊、工業自動控制、大中城市空氣質量監控、醫院醫護監視、高速公路自動收繳費、居民水電氣自動收繳費、消費類電子設備的無線連接等領域。
 ZigBee 技術標準基于IEEE802.15.4低速率無線個人局域網，支持介質訪問控制層和物理層標準，并在此之上包含網絡層、安全層和應用層。由于ZigBee技術具有低功耗、低延遲、較長電池壽命等特點，它在低速率無線傳感器網絡中扮演著非常重要的角色。2006年，ZigBee工業市場值達到上億，其市場前景十分廣闊。目前，國外很多大公司紛紛向用戶推出ZigBee應用解決方案。
 國內已有很多高校和科研院所開展了這一領域的研究工作，研究內容含蓋無線傳感器節點硬件設計、操作系統、網絡路由技術、節能技術、覆蓋控制技術等，但還沒有哪一家企業及研究機構推出擁有自主知識版權的ZigBee協議棧和硬件模塊，大多都是基于國外RF芯片和協議棧進行應用開發。
 本課題在查閱大量國外資料、研究IEEE802.15.4標準和ZigBee協議標準的基礎上，使用基于TI的ZigBee芯片CC2430及成都無線龍提供的開發套件對Z-Stack協議棧2006進行研究。
 
關鍵字： ZigBee協議標準、ZigBee技術、Z-Stack協議棧2006、CC2430

ABSTRACT
 In recent years, along with the social informatization, family intelligent and industrial automation etc for wireless data transmission and the increasing demand, the ZigBee agreement based on the wireless network IEEE 802.15.4 standard as a new standard of wireless sensor network technology came into being, and showed the rapid development of the good momentum, widely applied to military unattended and smart communication network, industrial automatic control, large and medium-sized cities, the air quality monitoring surveillance, highway hospital medical residents, automatic capture expends associated automatic, consumer electronics equipment of wireless connection, etc.
 ZigBee technical standards based on IEEE802.15.4 low speed wireless LAN, and personal support media access control and phy standards, and on top of this include network layer, security layer and application layer. Because ZigBee technology has characteristics such as low power consumption, low latency, longer battery life and so on, it plays an extremely important role in low rate of wireless sensor network. In 2006, ZigBee industrial market, its market value reached to hundreds of millions of very broad prospects. At present, many big companies abroad have introduced to users ZigBee application solutions.
 There are many universities and research institutes in the field of research, the research content covers the design of wireless sensor node hardware, operating system, network routing technology, energy-saving technology, control technology, etc, but also no one enterprise and research organizations with independent intellectual copyright ZigBee protocol stack and hardware modules, mostly based on foreign RF chip and protocol stack for application development.
 This topic in the study of foreign material, or IEEE802.15.4 standards and ZigBee agreement on the basis of the standard, use the ZigBee CC2430 chip based on TI and the development kit that the chengdu wireless dragon company provided to study Z-Stack protocol stack 2006.
 
 Keywords: ZigBee protocol standards, ZigBee technology, Z-Stack protocol stack 2006, CC2430