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《IEEE802.15.4協(xié)議MAC層介紹》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。
1、1.1.1超幀結(jié)構(gòu)低速無(wú)線個(gè)域網(wǎng)允許可選擇性的使用超幀（superframe）結(jié)構(gòu)。超幀的格式由協(xié)調(diào)器決定。在使用超幀結(jié)構(gòu)的模式下，協(xié)調(diào)器會(huì)根據(jù)設(shè)置周期性的發(fā)送信標(biāo)幀（beacon），而超幀正是由網(wǎng)絡(luò)中的信標(biāo)幀劃分的，中間的區(qū)域稱為競(jìng)爭(zhēng)接入期（CAP,contentionaccessperiod），如圖1.1所示。如果協(xié)調(diào)器不需要使用超幀結(jié)構(gòu)，它可以停止發(fā)送信標(biāo)幀。信標(biāo)幀可以用來(lái)識(shí)別個(gè)域網(wǎng)，同步個(gè)域網(wǎng)中的設(shè)備，描述超幀結(jié)構(gòu)等。圖1.1不包含GTSs的超幀結(jié)構(gòu)針對(duì)網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷較低的情況或要求特定傳輸帶寬的情況，協(xié)調(diào)器
2、可以從超幀中劃分出一部分時(shí)間，專門為這樣的傳輸請(qǐng)求服務(wù)。被劃分出的時(shí)間稱為保證時(shí)隙(GTSs．Guaranteedtimeslots)。一個(gè)超幀中保證時(shí)隙的集合稱為非競(jìng)爭(zhēng)接入(CFP,contention-freeperiod)，它往往緊跟在競(jìng)爭(zhēng)接入期的后面，如圖1.2所示。保證時(shí)隙傳輸模式也是可選的，由普通設(shè)備向個(gè)域網(wǎng)協(xié)調(diào)器申請(qǐng)，協(xié)調(diào)器會(huì)根據(jù)當(dāng)前的資源狀況給予答復(fù)，并通過(guò)信標(biāo)幀將下一個(gè)超幀的結(jié)構(gòu)廣播到網(wǎng)絡(luò)中。競(jìng)爭(zhēng)接入期中的數(shù)據(jù)傳輸必須在非競(jìng)爭(zhēng)接入期開始之前結(jié)束：同樣，非競(jìng)爭(zhēng)接入期中每個(gè)保證時(shí)隙里的數(shù)據(jù)傳輸也要
3、在下一個(gè)保證時(shí)隙開始之前或非競(jìng)爭(zhēng)接入期的終點(diǎn)之前結(jié)束。圖1.2包含GTSs的超幀結(jié)構(gòu)超幀往往被分為活躍期(active)和非活躍期(inactive)。在活躍期，協(xié)調(diào)器負(fù)責(zé)組織維持該網(wǎng)絡(luò)，個(gè)域網(wǎng)中的各設(shè)備間可以進(jìn)行數(shù)據(jù)通信；而在非活躍期中，個(gè)域網(wǎng)協(xié)調(diào)器和普通設(shè)備可以進(jìn)入低功耗模式，個(gè)域網(wǎng)中各設(shè)備不進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。一個(gè)完整的超幀結(jié)構(gòu)如圖1.3所示。圖1.3完整的超幀結(jié)構(gòu)描述超幀結(jié)構(gòu)的量為BO(BeaconOrder)和SO(SuperframeOrder)。其中，BO決定發(fā)送信標(biāo)幀的周期，也即一個(gè)超幀的長(zhǎng)度BI(b
4、eaconinterval)，見(1.1)；SO決定一個(gè)超幀中活躍期持續(xù)的時(shí)間，即SD(superframeduration)，見(1.2)。其中，aBaseSuperframeDuration為960symbols。根據(jù)協(xié)議的規(guī)定，BO的取值范圍為0到14，當(dāng)BO為15時(shí)，表示不使用超幀結(jié)構(gòu)；SO的取之范圍也是0到14，但必須保證SO不大于BO，當(dāng)SO等于BO時(shí)，表示該超幀中不包含非活躍期。BI=aBaseSuperframeDuration×2BO,0≤BO≤14(1.1)SD=aBaseSuperfram
5、eDuration×2SO,0≤SO≤BO≤14(1.2)1.1.2MAC層幀結(jié)構(gòu)和幀分類IEEE802．15．4MAC層幀結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是以用最低復(fù)雜度實(shí)現(xiàn)在多噪聲無(wú)線信道環(huán)境下的可靠數(shù)據(jù)傳輸為目標(biāo)的。每個(gè)MAC子層的幀都包含幀頭、負(fù)載和幀尾三部分。幀頭部分由幀控制信息、幀序列號(hào)和地址信息組成。MAC子層的負(fù)載部分長(zhǎng)度可變，負(fù)載的具體內(nèi)容由幀類型決定。幀尾部分是幀頭和負(fù)載數(shù)據(jù)的16位CRC校驗(yàn)序列。在MAC子層中設(shè)備地址有兩種格式：16位(兩個(gè)字節(jié))的短地址和64位(8個(gè)字節(jié))的擴(kuò)展地址。16位短地址是設(shè)備與個(gè)域
6、網(wǎng)協(xié)調(diào)器關(guān)聯(lián)時(shí)，由協(xié)調(diào)器分配的個(gè)域網(wǎng)內(nèi)局部地址；64位擴(kuò)展地址則是全球唯一地址，在設(shè)備進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)之前就分配好了。16位短地址只能保證在個(gè)域網(wǎng)內(nèi)部是唯一的，所以在使用16位短地址通信時(shí)需要結(jié)合16位的個(gè)域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)符才有意義。兩種地址類型地址信息的長(zhǎng)度是不同的，所以MAC幀頭的長(zhǎng)度也是可變的。一個(gè)數(shù)據(jù)幀使用哪種地址類型由幀控制字段標(biāo)識(shí)。IEEE802．15．4協(xié)議共定義了四種類型的幀：信標(biāo)幀，數(shù)據(jù)幀，確認(rèn)幀和MAC命令幀。Octets214/102variablevariablevariable2Framecont
7、rolSequencenumberAddressingfieldSuperframeSpecificationGTSfieldPendingAddressfieldBeaconpayloadFCSMHRMACHeaderMACpayloadMFRMACFooter,幀尾，用于CRC校驗(yàn)1）信標(biāo)幀圖1.4信標(biāo)幀格式信標(biāo)幀的負(fù)載數(shù)據(jù)單元可分為四部分：超幀描述字段、GTS分配字段、待轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)目標(biāo)地址字段和信標(biāo)幀負(fù)載數(shù)據(jù)。SuperframeSpecification:信標(biāo)幀中超幀描述字段規(guī)定了該超幀的持續(xù)時(shí)間，活躍期
8、持續(xù)時(shí)間以及競(jìng)爭(zhēng)接入期持續(xù)時(shí)間等信息。GTSfield:GTS分配字段將非競(jìng)爭(zhēng)接入期劃分為若干個(gè)GTS，并把每個(gè)GTS具體分配給相應(yīng)設(shè)備。PendingAddressfield:轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)目標(biāo)地址列出了與個(gè)域網(wǎng)協(xié)調(diào)器保存的數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的設(shè)備地址。一個(gè)設(shè)備如果發(fā)現(xiàn)自己的地址出現(xiàn)在待轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)目標(biāo)地址字段里，則表明協(xié)調(diào)器存有屬于該設(shè)備的數(shù)據(jù)，所以它就會(huì)向協(xié)調(diào)器發(fā)出請(qǐng)求傳送數(shù)據(jù)的MAC命令幀。Be
