ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)和收發(fā)器MAC

1、1 第三章 ZigBee和IEEE 802.15.4協(xié)議層物理層的全部內(nèi)容由outman翻譯1.1 ZigBee和IEEE 802.15.4網(wǎng)絡(luò)層 1.2 ZigBee和IEEE 802.15.4物理層這個圖含的信息量可能需要貫穿在我們的整個學(xué)習(xí)過程中了，此處先不詳解，只是先作為“上方寶劍”掛出來，這個是整個這一章的脈絡(luò)。不過，還是要來認識下這里面的幾位關(guān)鍵“人物”的：第一位叫“PHY”物理層，他是最底層的員工，最終把這些“0”和“1”送到空氣中的活就是他干的；第二位叫“MAC”介質(zhì)讀取控制層（這個家伙肯定是老外，連個像樣的中文名都沒有）；第三位叫“NWK”網(wǎng)絡(luò)層，這是個中層干部，屬

2、于實干家型（就是公司里電話最多的那種領(lǐng)導(dǎo)）；第四位叫“APL”應(yīng)用層，有同學(xué)問了，這層里面怎么這么復(fù)雜？說實話，我也還沒弄明白呢，不過按常理來說，高層復(fù)雜是應(yīng)該的，到我們的政府機關(guān)看看就知道啦另外，下面兩層是由IEEE 802.15.4來定義的，而中層領(lǐng)導(dǎo)上的就是由Zigbee組織來定義的，那什么是我們定義的呢？就是這個“協(xié)議?！鄙厦娴模蔷褪亲罡咦罡叩念I(lǐng)導(dǎo)啦第三章，第一層“PHY”物理層1.2.1 頻率安排首先，我們從干活的這個小兄弟開始認識。他要把一個比特送到空中，是有幾條航線可以選的，就這是所謂的“頻道”，每一個頻道對應(yīng)一個頻率，而每一個頻道又有幾種調(diào)制方式，我們可以理解為坐不同的“飛機

3、”。下圖是IEEE 802.15.4中對頻道的安排： 對于這里面的“頻道頁”的定義，不是太清楚為什么要這樣定義，不過我覺得用前面說的“飛機”的概念，更容易理解些。有三種不同的飛機，每種飛機都可以走0-26，共27條航線，這就是“物理層”在送數(shù)據(jù)的時候要做出的選擇。其中，0號航線的頻率是868MHZ，915M上有10條航線，其頻率可以通過下面公式計算：中心頻率(MHz) 906 + 2 × ( 頻道號 1)同樣，2.4G波段上的頻率值為：中心頻率(MHz) 2405 + 5 × ( 頻道號 1)1.2.2 能量檢測ED就像航空公司一樣，“比特”想要“飛”起來，也是有

4、“航空管制”的，在起飛前要確認下航道有沒有被占用，這可不能像開車，塞車了就等會，飛機要在空中停了，那不得掉下來（我小時候總這么想）。能量檢測就是用來實現(xiàn)這個目的的，當(dāng)然，這只是個“能量”檢測，它不會去區(qū)分到底是誰在占用“航道”，它只檢測有或者沒有。當(dāng)然，這也是物理層的上級MAC層給他的任務(wù)之一，不過允許他不用百分百準確，允許10db的誤差，結(jié)果會以一個8比特的字節(jié)向上報告。1.2.3 載波檢測CS載波檢測也是檢測當(dāng)前頻道能不能用的，但與ED不同，上面說了ED不會去區(qū)分到底是誰在占用“航道”，但是CS會的，它會根據(jù)載波的特征去判斷當(dāng)前占用“航道”的是不是與自己一樣的IEEE 802.15.4物理

5、層信號，如果是，那不管ED值是多少，都會返回一個“頻道忙”的信息。1.2.4 連接質(zhì)量指示LQI還記得電腦的WIFI指示吧，我也不了解WIFI協(xié)議，但我想這應(yīng)該是相同的東西吧。在802.15.4中，有兩種檢測連接質(zhì)量的方法，一個是檢測“接收信號強度”RSS，另外一個是檢測“信噪比”SNR。RSS值是通過檢測接收到的信號的全部能量情況來判斷的。又有人舉手了？這位同學(xué)有什么問題？什么，這是怎么做到的？呃、這個我真不懂，不過我知道肯定有個寄存器來讀的。至于這個值是怎么來的，你還是問下做IC的人，或者你找個不是那么忙的教授，說不定他知道不過這位小同學(xué)啊，看你問這個問題，我得多說你幾句了。你這么“叫真”

6、不好，倒不是打擊你，我知道你說不定能成個人物，不過，學(xué)習(xí)是要講“深度”和“廣度”并舉的，如果什么事情都一頭鉆進去，你會迷路的。我們繼續(xù)，那“信噪比”SNR，顧名思義，就是信號除以噪聲的比率了。當(dāng)然，值越大表示信號質(zhì)量越好。每一個接收到的數(shù)據(jù)包都會做一個LQI的測量，它至少有八個等級。這個測量是物理層很重要的一個任務(wù)，因為這個值不但他的直屬領(lǐng)導(dǎo)MAC層要用到，他的上幾層領(lǐng)導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層都用得到。比如說網(wǎng)絡(luò)層（NWK）在選擇路由的時候，LQI就是一個很重要的指標，LQI值高的路徑當(dāng)然要優(yōu)先考慮，當(dāng)然，這也只是一個因素，比如說這個LQI高的路徑里的設(shè)備都是電池供電的，那么在頻繁選擇這個路徑的同時，

7、必然會導(dǎo)致這些設(shè)備電池壽命縮短。所以，一定要多方面權(quán)衡這就體現(xiàn)了“領(lǐng)導(dǎo)”的作用。1.2.5 空閑頻道評估CCA（注：本教程里的中文名稱可能不符合標準，只是方便筆者說明問題，如對名稱有異議，歡迎在本教程論壇中討論）這里有一個很重要的名詞叫“CSMA-CA”，聽起來就像高科技，不知道和CDMA有沒什么關(guān)系（做通訊的朋友開始扔磚頭了）它有一個不太帥的中文名字叫“載波偵聽多點接入/沖突避免”，筆者現(xiàn)在還無法對這個概念做個定義，不過倒是可以用“白話”翻譯一下。在上文中我們看到，當(dāng)我們的“PHY層”小弟要發(fā)送一個比特的時候，要面臨那么多選擇，走哪個航線，選什么樣的飛機等等，那這么復(fù)雜的決策，“小弟”能搞得

8、定嗎？要兩個“小弟”都在爭一個位置，打架了怎么辦？按社會常理來看，這應(yīng)該不是哪個人決定的，而是有個“制度”，這樣說，能理解不？當(dāng)然，制度也是要人來執(zhí)行的，一個最底層的工作叫“空閑頻道評估”CCA，這個也是由我們的小弟“物理層”來做的。他要告訴MAC層，當(dāng)前頻率有沒有被其它設(shè)備占用。而且這個工作不能只做一次就匯報，要檢測8個符號周期。在IEEE 802.15.4物理層協(xié)議中，有三種CCA模式：1.只檢測ED值。只要ED值高于一個門限就認為當(dāng)前頻道被占用。這個門限值可以由設(shè)計者來定義。2.只由CS結(jié)果來決定。只要CS的檢測結(jié)果為: "當(dāng)前頻道被IEEE 802.15.4定義的設(shè)備占用&q

9、uot;，則返回頻道忙。3.由上述兩個值的“與”或者“或”邏輯來決定。也說是說ED值高于門限“并且”有802.15.4設(shè)備占用，則認為頻道忙ED值高于門限“或者”有802.15.4設(shè)備占用，則認為頻道忙那究竟采用哪種CCA模式呢？這個可以通過PHY屬性值phyCCAMode來設(shè)置。這個值也是PHY-PIB值的一部分，下面的章節(jié)會對這個概念進行介紹。1.2.6 物理層常量和屬性首先說明一下“常量”和“屬性”這兩個詞，所謂的常量就是說在“編譯”好之后不能變的量；而屬性則是可以改變的。在Zigbee協(xié)議棧中，每一層都有自己的常量和屬性。 如表3.2所示，物理層中只有兩個常量，aMaxPHY

10、PacketSize指示“物理層服務(wù)數(shù)據(jù)單元”PSDU不能超過127字節(jié)；而aTurnaroundTime說明一個設(shè)備由接收狀態(tài)轉(zhuǎn)為發(fā)送狀態(tài)的最大時間，也就是說一個接收器必須在12個符號周期內(nèi)完成接收任務(wù)。同時要說明的一點是，PHY和MAC層的所有常量都有一個前綴“a”，這是Zigbee協(xié)議的規(guī)定，NWK和APL層分別以前綴“nwkc”和“apsc”開始。物理層的“屬性”包含在“物理層PAN信息基準表”PHY-PIB中信息庫，這個表是專門用來管理物理層服務(wù)的，詳細信息在表3.3中，其中有（+）標志的為只讀屬性，上層只可以對此類屬性進行“讀”操作，只有物理層自己才能“寫”；而有（*）標志的屬性，

11、其個別指定位為“只讀”；其余的屬性則可讀可寫。后面章節(jié)會對每個屬性詳細闡述。 1.2.7 物理層服務(wù)我們研究了半天物理層是怎么工作的，下面看下我們到底怎么“吩咐”他，他到底提供了哪些“服務(wù)”。物理層提供了兩種類型的服務(wù)，一種是數(shù)據(jù)服務(wù)，一種叫物理層管理服務(wù)。每一層都具備這兩類服務(wù)：數(shù)據(jù)服務(wù)和管理服務(wù)顧名思義，數(shù)據(jù)服務(wù)通過無線電波對“物理協(xié)議層數(shù)據(jù)單元”PPDU進行發(fā)送和接收，說簡單點就是收發(fā)數(shù)據(jù)；另外，物理層中包含了一個叫“物理層管理實體”PLME的一個管理單元，如下圖所示，數(shù)據(jù)服務(wù)是通過PD-SAP實現(xiàn)的，而物理層管理服務(wù)是通過PLME-SAP來實現(xiàn)的，其中PLME也包含上文所述的

12、PHY-PIB。 1.2.7.1 物理層數(shù)據(jù)服務(wù) 咦，這個圖是不是上錯位置啦？怎么還是1.11呢？不會啦，像俺這么仔細的人，咋會犯這種低級錯誤呢感覺這個地方應(yīng)該補補課了，這個圖里面有一個很重要的概念，就是“Payload”，字面理解，就是要付費的信息，那其他的信息不用“付費”嗎？恩，可以這樣理解，除了Payload之外的信息都是些輔助信息，免費贈送啦PHY的Payload就是整個MAC層數(shù)據(jù)，MAC層的Payload就是整個NWK層數(shù)據(jù)，以此類推。從上圖中我們也容易看出，每一層都會增加一些本層的輔助信息，然后傳遞給下層去傳輸。回到這節(jié)的主題，物理層的數(shù)據(jù)服務(wù)到底可以做哪些事

13、情呢？簡單地來說，就是為MAC層提供了“MAC協(xié)議層數(shù)據(jù)單元”MPDU的傳輸，這個名字不陌生吧，前面我們不是剛講了一個PPDU嗎？當(dāng)然還會有NPDU和APDU啦，道理都一樣，就不一一介紹啦。不過，不要忘記那些“免費贈送”的信息哦，那也是很重要的，比如LQI信息等等。如果傳輸服務(wù)失敗，會返回下面幾種原因之一1、 發(fā)送器工作不正常2、 發(fā)送器在接收模式，一個設(shè)備同時只能在接收和發(fā)送中的一種狀態(tài)3、 發(fā)送器忙再上一個圖來直觀表示下各層間的通訊 這個圖貌似復(fù)雜，但誰讓咱都是“炎黃子孫”呢，用老祖宗的一句話就能理解這個圖了兵對兵，將對將。1.2.7.2 物理層管理服務(wù)如圖3.2，此服務(wù)名為PL

14、ME-SAP，它會在PLME和MLME中傳遞命令信息。它提供的服務(wù)有如下幾種：1、空閑頻道評估CCA2、能量檢測ED3、打開/關(guān)閉發(fā)送器4、從PHY-PIB中獲取信息5、設(shè)置PHY-PIB屬性1.2.7.2.1 空閑頻道評估CCA其概念已在前面講解過，這里看下它可能返回的結(jié)果：1.   發(fā)送器異常，那CCA就沒意義了2.   頻道空閑，可以傳輸3.   頻道或者發(fā)送器忙，這兩種情況PLME不再做區(qū)分，均返回“忙”1.2.7.2.2 能量檢測EDED檢測請求由MLME發(fā)出，由PLME執(zhí)行，最終結(jié)果返回MLME。1.2.7.2.3 打開/

15、關(guān)閉發(fā)送器MLME可以通過PLME讓發(fā)送器進入以下三種狀態(tài)之一：發(fā)送器關(guān)閉、發(fā)送器打開和接收器打開1.2.7.2.4 從PHY-PIB中獲取信息同樣，讀取請求由MLME發(fā)出，由PLME執(zhí)行，最終屬性返回MLME1.2.7.2.5 設(shè)置PHY-PIB屬性除了只讀屬性外，MLME可通過PLME設(shè)置PHYPIB的屬性1.2.8 服務(wù)原語在802.15.4和Zigbee協(xié)議中，用“原語”的概念來描述相鄰兩個層間的服務(wù)，層間調(diào)用函數(shù)或者傳遞信息，都可以用原語來表示。雖然，在整個系統(tǒng)中，有很多不同的層，但是層間的通訊方式是非常相似的。比如PHY、MAC與NWK層都為他們的上一級提供數(shù)據(jù)服務(wù)，其請求數(shù)據(jù)服務(wù)

16、的機制類似：高層通過DSAP向下級請求傳輸，下級傳輸成功后將狀態(tài)返回給上級。正是由于這種相似性，才讓“服務(wù)原語”這種方式顯得格外重要。每一個原語要么執(zhí)行一個指令，要么返回一個之前指令的運行結(jié)果。原語也會帶著指令運行需要的參數(shù)。 上圖描述了某層為其上層提供服務(wù)的一般方法，如圖所示，有四種類型的原語：請求、指示、響應(yīng)和確認。換句話說，在802.15.4和Zigbee標準中的所有服務(wù)都可以歸類為上述四種原語之一。原語用下面的格式來描述：(注：出于本文讀者多數(shù)為現(xiàn)在或者未來的軟件工程師，后面直接用英文名稱來表述四種原語)<The primitive>.request<The

17、 primitive>.indication<The primitive>.response<The primitive>.confirm首先，由N+1層向N層用request原語申請一個服務(wù)，比如說MAC層向PHY層請求一個MPDU傳輸服務(wù)，它必須要向PHY層申請一個PD-Data.request的原語。而N層會向其服務(wù)用戶（經(jīng)常是N+1層）發(fā)出一個indication的原語，用來指示一個對N+1層很重要的事件。比如說，PHY層接收到一組數(shù)據(jù)，需要將此數(shù)據(jù)傳遞給MAC層，那么它就向MAC層產(chǎn)生發(fā)出一個PD_Data.indication的原語，用來向其傳遞數(shù)據(jù)。

18、如果這個indication原語要求對其做出響應(yīng)，那么N+1層就會發(fā)出一個response原語。值得注意的是，PHY和NWK層沒有任何response原語，而只有MAC和APL層有。我的理解：有indication才會產(chǎn)生對應(yīng)的response，但顯而易見，物理層不可能收到指示原語，所以物理層不可能產(chǎn)生response原語；另外，802.15.4只定義了物理層和mac層，而網(wǎng)絡(luò)層則有具體的應(yīng)用來定義，所以這里是指zigbee的網(wǎng)絡(luò)層沒有response原語而confirm原語是由N層發(fā)出，用來最終確認最初N+1層申請的request服務(wù)已經(jīng)完成。比如在上例中，數(shù)據(jù)發(fā)送完成后，PHY層會告訴MA

19、C層，傳輸已經(jīng)成功完成。注：本文只是用一種淺顯易懂的方式，讓讀者了解原語的基本概念，如果讀者需要深入了解每層提供的原語細節(jié)，請直接閱讀802.15.4和Zigbee的協(xié)議文檔。1.2.9 物理層的數(shù)據(jù)包格式 如圖所示，PPDU主要包含三部分主要內(nèi)容：同步頭（SHR），PHY層頭信息（PHR）和PHY層的“有效負載”-payload。我們一起來分析一下，這三部分里面具體包含了哪些內(nèi)容。同步頭SHR包含了接收時所需要的同步信息，以使得在接收端產(chǎn)生與發(fā)送端相同的同步信息，用以還原最初的比特流。PHR包含了數(shù)據(jù)楨的長度信息。PHY Payload是它的上層服務(wù)用戶要求它發(fā)送的實際有效數(shù)據(jù)。S

20、HR包含了一個“前導(dǎo)同步（preamble）”和一個“楨開始分隔符（SFD）”，Preamble用來讓接收器獲取同步信息的，其詳細信息暫不做介紹，如果后續(xù)有需要再補上。SFD代表了SHR的結(jié)束與PHR的開始，除了ASK調(diào)制模式外，其他模式的SFD數(shù)據(jù)如下圖所示： 下一部分的數(shù)據(jù)是PHY數(shù)據(jù)包的楨長度，它代表了PHY的Payload（PSDU）的全部字節(jié)長度，其值的范圍為1127（前述的PHY常量中可對其進行定義），但實際上它取決于802.15.42006的標準，如下圖所示，當(dāng)其值為5，表示的是這是一個MAC的“握手”楨，9127可以為任意的MPDU，而04，68暫未定義，為以后的擴展

21、定義做保留。 最后的部分PSDU是PHY層的實際“Payload”，它是由MAC層提供的，需要PHY層傳輸?shù)挠行?shù)據(jù)。就是要付費的那部分另外，在802.15.4標準中，數(shù)據(jù)的傳輸順序是這樣的：SHR的低位首先傳輸，而PSDU的高位是最后傳輸?shù)摹?.2.10 物理層的職責(zé)總結(jié)PHY層這位“小弟”是直接跟無線電波打交道的，講了這么多，最后讓我們回頭再來總結(jié)下，他到底要做些什么：1.  激活、禁止無線電波傳輸2.  發(fā)送、接收數(shù)據(jù)3.  選擇一個頻道（發(fā)送器需要發(fā)送數(shù)據(jù)的準確頻率）4.  實現(xiàn)能量檢測（ED）。

22、ED檢測是用來評估所要傳輸?shù)念l道的能量值，用以決定當(dāng)前頻道是否空閑，是否可用以傳輸數(shù)據(jù)。5.  進行空閑頻道評估CCA6.  產(chǎn)生LQI值，用以衡量接收數(shù)據(jù)包的質(zhì)量，指示信號強度第三章中以上部分由outman翻譯/1.3 IEEE 802.15.4 MAC層（注意點：網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備類型有三種，協(xié)調(diào)器，路由器，終端。有時又將路由器和終端統(tǒng)稱為設(shè)備（Device），即非協(xié)調(diào)器。文中很多處使用“設(shè)備”一詞，很多情況下，其意思不是指所有的設(shè)備，而是指除協(xié)調(diào)器外的其他設(shè)備類型，遇到“設(shè)備”一詞時，請大家自己結(jié)合上下文具體理解“設(shè)備”的意思。）MAC層為其下一層和PH

23、Y層之間提供了接口，在zigbee無線網(wǎng)絡(luò)中，這個“下一層”指的是NWK層。IEEE802.15.4不是專門為zigbee應(yīng)用而開發(fā)的，因此“下一層”可以是任何網(wǎng)絡(luò)協(xié)議層。在這本書中，主要討論了MAC層和zigbee NWK層間的相互作用。圖3.6顯示了MAC子層參考模型。MAC層類似于PHY層，有一個管理實體叫MAC層管理實體（NLME）, 它負責(zé)MAC管理服務(wù)。MLME與其在NWK層中的對應(yīng)項（NWK層管理實體，或NLME）進行相互作用。MAC層也有其自己的數(shù)據(jù)庫，叫做MAC PAN信息庫（MAC-PIB）。所有的MAC常量都有一個通用的前綴a ，所有的MAC屬性都有一個通用前綴mac 。

24、MAC-PIB的大小比PHY-PIB要大。(“IEEE 802.15.4 standard document 2”中提供了MAC的常量和屬性)。1.3.1 信標操作和超幀結(jié)構(gòu)信標使能的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)點之一就是具有保證時隙（GTS）。信標幀就是包含信標信息的MAC幀，例如信標間的時間間隔和GTS個數(shù)。信標幀格式在3.3.5.2小節(jié)有介紹。在信標操作中，可能會使用一個超幀結(jié)構(gòu)。如圖3.7所示，一個超幀以兩個信標幀為邊界。在IEEE 802.15.4標準中，是否使用超幀結(jié)構(gòu)是可選的。在一個超幀中可以有最多三種類型的時間段（Period）：競爭時間段（CAP）, 無競爭時間段（CFP）和非激活時間段（Inac

25、tive Period）。附上CAP英文解釋：contention access period (CAP): The period of time immediately following a beacon frame during which devices wishing to transmit will compete for channel access using a slotted carrier sense multiple access with collision avoidance (CSMA-CA) mechanism.直接跟在信標幀后的這段時間內(nèi)，想要發(fā)送信息的設(shè)備，

26、將會使用CSMA-CA機制進行競爭，這段時間就是CAP。在CAP期間，所有想發(fā)送信息的設(shè)備需要使用CSMA-CA機制來訪問一個頻道。該頻道對同網(wǎng)絡(luò)中的所有設(shè)備同樣有效，第一個開始使用一個有效頻道的設(shè)備將會把該頻道據(jù)為己有，直到它當(dāng)前的發(fā)送完成。如果設(shè)備發(fā)現(xiàn)頻道正忙，它會等待一段隨機時間然后重新訪問。對一個大網(wǎng)絡(luò)中的多數(shù)設(shè)備來說，這是最可能的信道訪問機制。MAC命令幀必須在CAP期間發(fā)送。在CAP期間，無法保證任意設(shè)備都能使用一個頻道，而CFP則為特定的設(shè)備保證了一個時隙，因此，設(shè)備無需使用CSMA-CA機制來訪問頻道。這為許多低延遲應(yīng)用，例如那些等待不起一段/隨機和潛在的長時間/直到頻道有效的

27、應(yīng)用，提供了一個很好的選擇。CFP中不允許使用CSMA-CA。CAP和CFP合起來叫激活時間段（Active Period）。激活時間段被平均分成了16等份的時隙，信標幀總是開始于第一個時隙的開頭。CFP中有最多7個GTS, 每個GTS占用一或多個時隙。超幀可以選擇是否帶有非激活時間段，非激活時間段允許設(shè)備進入省電模式。在省電模式期間，協(xié)調(diào)器可以關(guān)閉它的收發(fā)器線圈來節(jié)省電池能量。超幀結(jié)構(gòu)由協(xié)調(diào)器定義，并且在網(wǎng)絡(luò)層中使用MLME-START.request primitive請求原語進行配置。兩個連續(xù)信標間的持續(xù)時間，時間間隔（BI）, 由數(shù)值macBeaconOrder (BO)屬性和aBas

28、eSuperframeDuration常量使用下面的等式?jīng)Q定：BI = aBaseSuperframeDuration × 2BO（symbols）例如，給出aBaseSuperframeDuration的值是960 Symbols, 而BO的值是2，那么信標間隔BI將會是3840 symbols. (“IEEE 802.15.4 standard document 2”中提供了MAC的常量和屬性)。在一個信標使能的網(wǎng)絡(luò)中，BO可以是0-14中的任何值，如果BO的值被設(shè)置為15，網(wǎng)絡(luò)將被認為是非信標使能，并且不使用任何超幀。類似的，超幀激活時間段的長度叫做超幀持續(xù)時間（SD）, 由下

29、面等式計算得到：SD = aBaseSuperframeDuration × 2SO（symbols）其中SO是macSuperframeOrder屬性的值。超幀持續(xù)時間SD不能超出信標間隔BI，因此,SO的值總是小于或等于BO。在一個非信標使能的網(wǎng)絡(luò)中（例如BO = 15時），協(xié)調(diào)器不發(fā)送信標，除非它從網(wǎng)絡(luò)的某個設(shè)備接收到一個信標請求命令。設(shè)備使用信標請求命令來定位協(xié)調(diào)器的位置。3.3.5.5.5小節(jié)提供了信標請求命令的格式。非信標網(wǎng)絡(luò)中的PAN協(xié)調(diào)器設(shè)置SO的值為15。在信標使能網(wǎng)絡(luò)中，除了PAN協(xié)調(diào)器，任何協(xié)調(diào)器都可以選擇性的發(fā)送信標和創(chuàng)建自己的超幀。圖3.8顯示了當(dāng)PAN協(xié)調(diào)

30、器和網(wǎng)絡(luò)中另一個協(xié)調(diào)器都在發(fā)送信標時所需要的時序。協(xié)調(diào)器只能在PAN協(xié)調(diào)器超幀的非激活時間段開始發(fā)送信標。PAN協(xié)調(diào)器信標被叫做“接收信標”，其他任何協(xié)調(diào)器的信標被叫做“發(fā)送信標”，兩個超幀的激活時間段（Active Period）必須具有相等的長度。除了PAN 協(xié)調(diào)器，其他的協(xié)調(diào)器只能發(fā)送一個信標來表明其超幀的開始，而超幀的結(jié)束則可以和PAN協(xié)調(diào)器的結(jié)束相同。如果一個設(shè)備沒有使用其GTS來獲得一段延長時間，它的GTS將會終止，并且協(xié)調(diào)器可以把這個特定的GTS分配給一個不同的設(shè)備。非激活時間段能夠?qū)е翯TS終止，它總是兩個超幀長度的整數(shù)倍，這個倍數(shù)的值（n）取決于BO的值：n = 2(8 BO

31、) if 0 <= BO <= 8n = 1 if 8 <= BO <= 14 例如，一個設(shè)備的BO為7，且在四個連續(xù)的超幀中沒有使用它的GTS，那么它的GTS將會終止。1.3.2 幀間間隔從一個設(shè)備向另一個發(fā)送數(shù)據(jù)時，發(fā)送設(shè)備必須在兩個連續(xù)發(fā)送的幀間進行簡短的等待，以允許接收設(shè)備在下一幀到達前對接收到的幀進行處理，這被稱作幀間間隔（IFS）。IFS的長度取決于發(fā)送幀的大小。小于或等于aMaxSIFSFramesSize的MPDU被當(dāng)作短幀，而長幀則是長度大于 aMaxSIFSFramesSize個字節(jié)的MPDU。短幀后的等待階段被稱作是短IFS(SIFS)，SIFS的

32、最小值是 macMinSIFSPeriod。類似的，長幀后跟隨一個長IFS(LIFS), 其最小長度是 macMinLIFSPeriod。 macMinSIFSPeriod和macMinLIFSPeriod的值分別是12和40 symbols。圖3.9中顯示了幀間間隔的兩種情景。在第一個中，消息得到了應(yīng)答，并且應(yīng)答幀和下一幀間的等待時間是LIFS還是SIFS取決于幀的長度。從發(fā)送一幀到接收到應(yīng)答幀間的時間段在圖中用tACK表示。如果不需要應(yīng)答幀，那么最小的幀間間隔開始于幀發(fā)送的時刻。1.3.3 CSMA-CAIEEE 802.15.4的MAC層所支持的信道訪問機制是載波檢測多點接入碰撞避免（C

33、SMA-CA）。在CSMA-CA中，當(dāng)設(shè)備想要發(fā)送信息時，它將執(zhí)行一條CCA來確保信道沒有被其他設(shè)備使用，然后設(shè)備開始發(fā)送自己的信號。第一章中對CSMA-CA進行了簡單的概述，而本部分提供了更詳細的內(nèi)容。除了發(fā)送信標外，還有兩種不使用CSMA-CA算法來訪問信道的場合： 在CFP期間訪問信道 應(yīng)答一個數(shù)據(jù)請求命令后直接發(fā)送信息。換句話說，如果一個設(shè)備從協(xié)調(diào)器請求數(shù)據(jù)，協(xié)調(diào)器在數(shù)據(jù)后直接發(fā)送應(yīng)答信息將不需要在這兩個發(fā)送間執(zhí)行CSMA-CA，即使是在CAP期間。CSMA-CA有兩種類型：slotted和unslotted。Slotted CSMA-CA是當(dāng)沒有超幀結(jié)構(gòu)在合適位置的時候，執(zhí)行CSMA

34、-CA。超幀將激活時間段劃分為16等份時隙，CSMA-CA算法的等待階段需要分配給下面討論的特定時隙。Unslotted CSMA-CA 在沒有超幀結(jié)構(gòu)時使用，因此，等待時間段調(diào)整是沒有必要的。非信道使能網(wǎng)絡(luò)通常使用unslotted CSMA-CA算法訪問信道。如果CCA表明信道忙，設(shè)備將等待一段隨機時間然后重新嘗試，在slotted和unslotted CAMA-CA中的這段等待時間是單位等待時間段的整數(shù)倍。而單位等待時間等于aUnitBackoffPeriod （一個MAC常量） symbols。圖3.10（葵花寶典第53頁，圖太大沒有截圖）是CSMA-CA算法的流程圖。在算法的第一步，

35、需要選擇使用slotted還是unslotted CSMA-CA。CSMA-CA算法使用了三個變量：等待冪（BE），等待次數(shù)（NB）和競爭窗口（CW）長度。每次算法遇到信道繁忙的時候，它等待隨機的一段時間，這段時間的范圍由BE決定。這段等待時間可以是0到2BE-1之間的任意整數(shù)乘以單位等待時間：Back-off = (0到2BE-1之間的任意整數(shù)) ×aUnitBackoffPeriod在一個unslotted CSMA-CA信道訪問中，BE的初始值等于macMinBE。在一個slotted CSMA-CA中，超幀結(jié)構(gòu)中電池壽命延長（BLE）選項的選擇會影響B(tài)E的值。如果BLE選項被

36、激活，協(xié)調(diào)器在緊跟信標幀發(fā)送的一段等于macBattLifeExtPeriods的時間段后，關(guān)閉其接收器來節(jié)省能量。這樣，等待時間的范圍就被限定在了2和macMinBE兩個數(shù)中最小的一個：BE = min(2, macMinBE)如果BLE選項沒有被選擇，協(xié)調(diào)器在CAP期間處于激活狀態(tài)，并且BE的值等于macMinBE（與unslotted CSMA-CA類似）。CCA每檢測到一次信道繁忙，BE的值就會加一，但BE的值不能超出macMaxBE。NB是一個計數(shù)器，它跟蹤設(shè)備等待并且重新嘗試信道訪問機制的次數(shù)。在算法開始時，NB等于0，每次設(shè)備由于遇到信道忙而等待時，NB的值加一。如果NB達到ma

37、cMaxCSMABackoffs時信道訪問仍然沒有成功，CAMA-CA算法就會放棄，并且在NWK層報告信道訪問失敗。競爭窗口（CW）變量決定了等待次數(shù)，信道在開始發(fā)送信息前必須有效。例如，如果CW等于2，表明設(shè)備在兩個連續(xù)等待后產(chǎn)生一個有效（空閑）信道。CW僅在slotted CSMA-CA算法中使用。若再運行的時間內(nèi)發(fā)送沒有完成，MAC會等待直到下一個CAP開始，并且再次嘗試CSMA-CA信道訪問算法。1.3.3.1 隱藏和暴露節(jié)點問題CSMA-CA算法的一個缺點是隱藏節(jié)點（終端）問題。考慮一下圖3.11a中顯示的例子，在該例子中，節(jié)點A和C之間放置的太遠而不能接收彼此的信號。然而，節(jié)點A和

38、C都可以和節(jié)點B通信。在每個節(jié)點中，信號的能量隨著天線間距離的增加而降低。當(dāng)節(jié)點C發(fā)送信息時，節(jié)點C在A處信號能量的等級太弱，因此A的能量檢測機制檢測不到另一個信號的存在，并宣布頻道有效（空閑）。類似的，節(jié)點C也檢測不到節(jié)點A信號的存在?，F(xiàn)在，如果節(jié)點A和C同時決定使用相同的頻道發(fā)送數(shù)據(jù)包到節(jié)點B，他們可能會同時發(fā)現(xiàn)頻道有效并且同時開始發(fā)送數(shù)據(jù)包。這將在節(jié)點B處產(chǎn)生沖突。解決這個問題的一個方法是改變節(jié)點的位置或者增加因此節(jié)點的輸出功率，以確保節(jié)點A和C可以檢測到彼此的信號。在軟件層面上，IEEE 802.15.4 MAC層沒有很好的來幫助解決隱藏節(jié)點的問題，例如，IEEE 802.15.4 沒

39、有普遍支持“請求到應(yīng)答”/“空閑到發(fā)送”（RTS/CTS）握手機制，而該機制卻被用在IEEE 802.11中來解決隱藏節(jié)點的問題。另一個相關(guān)的CSMA-CA的缺點是暴露節(jié)點（終端）問題。在圖3.11b中，節(jié)點E想在節(jié)點F向G發(fā)送信息時向D發(fā)送信息。節(jié)點D在節(jié)點F的無線影響范圍之外，因此，節(jié)點E和F可以同時發(fā)送信息而沒有任何沖突。但是CSMA-CA將阻止節(jié)點E發(fā)送信息，因為節(jié)點E在F的無線影響范圍內(nèi)，因此當(dāng)節(jié)點F發(fā)送信息時，由節(jié)點E執(zhí)行的CCA將認為信道忙碌。這個不必要的阻止被叫做暴露節(jié)點問題。建議的解決暴露節(jié)點問題的方法有：改變節(jié)點位置，降低節(jié)點輸出功率到維持可靠通信的最低要求，使用RTS/C

40、TS握手機制。1.3.4 MAC服務(wù)MAC層提供兩種類型的服務(wù)：MAC數(shù)據(jù)服務(wù)和MAC管理服務(wù)。MAC數(shù)據(jù)服務(wù)由NWK層數(shù)據(jù)實體(NLDE)通過MAC公共部分子層服務(wù)接入點（MCPS-SAP）來訪問。MAC管理服務(wù)通過MLME-SAP來訪問。全功能設(shè)備（FFD）必須使用整個MAC數(shù)據(jù)服務(wù)，但在MAC管理服務(wù)中有一些功能是可選的。在MAC數(shù)據(jù)和管理服務(wù)中有一些功能是FFD所必須具備的，但對半功能設(shè)備（RFD）來說卻是可選的。在“IEEE 802.15.4 standard document 2”中，這些對RFD可選的功能（服務(wù)原語）用方塊（）表示，對RFD和FFD都可選的能力用星號（*）表示。1

41、.3.4.1 MAC數(shù)據(jù)服務(wù)MAC層為NWK層提供數(shù)據(jù)服務(wù)，需要發(fā)送的數(shù)據(jù)以NPDU的形式提供。NPDU被放在MAC payload中，叫做MSDU。NWK層通過MCPS-SAP產(chǎn)生數(shù)據(jù)發(fā)送請求并且提供NPDU。為了跟蹤設(shè)備中不同的MSDU，每個MSDU與一個唯一的MSDU handle ( msduhandle )相聯(lián)系。Msduhandle是鑒別MSDU的一個整數(shù)。例如，如果一個MSDU需要從事件隊列中清除，MAC子層將試圖在隊列中找到相應(yīng)的msduhandle。數(shù)據(jù)序列號（DSN）可以被用作msduhandle。DSN是一個MAC屬性，存儲在MAC-PIB（macDSN）中，macDSN

42、的初始值是一個隨機數(shù)。每次一個數(shù)據(jù)幀或MAC命令幀產(chǎn)生時，MAC子層把macDSN的值復(fù)制到外發(fā)幀中并將macDSN加一。數(shù)據(jù)發(fā)送有三個選擇：1 應(yīng)答或非應(yīng)答發(fā)送。在一個應(yīng)答發(fā)送中，發(fā)送設(shè)備請求數(shù)據(jù)接收設(shè)備在成功接收到數(shù)據(jù)時返回一個應(yīng)答幀。在非應(yīng)答發(fā)送中，接收設(shè)備不返回應(yīng)答幀。一般來說，是否發(fā)送應(yīng)答是可選的，除非信息發(fā)送方請求，否則數(shù)據(jù)接收設(shè)備不會返回應(yīng)答。2 在GTS或CAP期間發(fā)送數(shù)據(jù)。在一個非信標使能網(wǎng)絡(luò)中，該選項始終是CAP，因為非信標使能網(wǎng)絡(luò)中沒有GTS。3 直接或間接發(fā)送。從名字可以看出，在間接發(fā)送中，數(shù)據(jù)不是直接發(fā)送給接收設(shè)備的。而在信標使能網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)可以存儲在協(xié)調(diào)器中，而且接

43、收設(shè)備還會被告知協(xié)調(diào)器中有數(shù)據(jù)等待它發(fā)送，此通知是定期發(fā)送的信標消息的一部分。在接收到該通知后，設(shè)備發(fā)送一個數(shù)據(jù)請求給協(xié)調(diào)器，以請求數(shù)據(jù)發(fā)送。只有協(xié)調(diào)器能夠管理間接發(fā)送。NWK層可以請求將MSDU從事件隊列中清除。MAC子層尋找和MSDU有關(guān)的msduhandle，如果它還未被發(fā)送，則將其清除。對RFD來說，該清除功能是可選的。先前討論的數(shù)據(jù)服務(wù)是對想要發(fā)送數(shù)據(jù)的設(shè)備來說的，如果設(shè)備正在接收數(shù)據(jù)，MAC數(shù)據(jù)服務(wù)將把數(shù)據(jù)傳給NWK層。除了數(shù)據(jù)本身外，在MPDU期間測量的LQI和數(shù)據(jù)接收時的時間（時間戳）也被提供給了NWK層。1.3.4.2 MAC管理服務(wù)MAC管理服務(wù)通過MAC層管理實體服務(wù)接入

44、點（MLME-SAP）來訪問。MAC命令通常包括地址和安全信息等參數(shù)，并且以一個狀態(tài)的形式向下一層報告一個請求的結(jié)果。該狀態(tài)有多個選項，如成功（SUCCESS）或無效（INVALID）。1.3.4.2.1 管理MAC PIBMAC層，類似于PHY層，有自己的常量和屬性。MAC屬性存儲在MAC PAN信息庫（MAC-PIB）中，能夠訪問NWK層。NWK層不僅可以從MAC-PIB中請求MLME來獲得一個屬性的值，而且可以從PHY-PIB中請求一個屬性的值。在后者的情況中，MLME把請求向下傳送給PLME，并且一從PLME中接收到結(jié)果就通知NWK層。NWK層可以通過MLME-SAP請求MLME將一個

45、MAC-PIB或PHY-PIB設(shè)置為一個給定的值。NWK層不能改變MAC或PHY-PIB中的只讀屬性。PHY-PIB中改變一個屬性的NWK請求由MLME通過PLME-SAP向下傳送給PLME1.3.4.2.2 MAC復(fù)位NWK層能夠請求MLME將MAC子層復(fù)位到它的初始狀態(tài)，并清楚所有的內(nèi)部變量到它們的默認值，這被叫做MAC復(fù)位操作。NWK層還可以請求將MAC-PIB中的所有屬性復(fù)位到它們的默認值。MAC使用PHY管理復(fù)位在復(fù)位內(nèi)部變量之前屏蔽收發(fā)器。1.3.4.2.3 設(shè)備加入網(wǎng)絡(luò)(Association)和退出網(wǎng)絡(luò)(Disassociation)Association是設(shè)備加入網(wǎng)絡(luò)的過程，

46、MAC層將association過程作為了對NWK的一項服務(wù)。管理網(wǎng)絡(luò)形成的是NWK層。大多數(shù)情況下，在開始association過程前，設(shè)備必須執(zhí)行一次MAC復(fù)位。在該部分中，使用了一個服務(wù)原語是如何幫助描述一個協(xié)議層功能的小例子來用服務(wù)原語解釋association過程。MAC association過程有四種服務(wù)原語：請求：MLME-Associate.request指示：MLME-Associate.indication應(yīng)答：MLME-Associate.response確認：MLME-Associate.confirm對RFD設(shè)備，指示和應(yīng)答原語是可選的。設(shè)備的NWK層使用MLME-

47、Associate.request請求原語請求加入一個協(xié)調(diào)器中。該請求還提供了請求加入網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備的功能列表，這個列表決定了設(shè)備是一個FFD還是RFD。3.3.5.5.1小節(jié)介紹了完整的列表，且討論了命令的格式。當(dāng)想加入網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備的MAC層從它自己的NWK層接收到association請求時，它將把該命令作為一個MPDU向下傳送給PHY層。MPDU變?yōu)镻HY payload，并被無線發(fā)送給協(xié)調(diào)器設(shè)備。當(dāng)協(xié)調(diào)器的應(yīng)答返回該設(shè)備時，它的MAC層根據(jù)請求結(jié)果傳送一個確認（MLME-Associate.confirm）給NWK層。在協(xié)調(diào)器這邊，當(dāng)協(xié)調(diào)器的MAC層接收到association請求后，它會使

48、用MLME-Associate.indication指示原語來通知NWK層知道該請求。NWK層使用 MLME-Associate.response應(yīng)答原語將其決定傳送給自己的MAC層。協(xié)調(diào)器MLME不直接把決定發(fā)送回未加入網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備（Unassociated Device），相反，它使用間接發(fā)送。因此，數(shù)據(jù)將被存儲在協(xié)調(diào)器中。未加入網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備在等待一段預(yù)先確定的從設(shè)備發(fā)送請求開始的時間后，發(fā)送數(shù)據(jù)請求給協(xié)調(diào)器。這段等待時間的長度以屬性的形式存儲在MAC PIB中（macResponseWaitTime）。Association過程的流程圖見圖3.12。MLME-COMM-STATUS.indi

49、cation指示原語（下一小節(jié)有介紹）為NWK層提供了握手狀態(tài)（成功或不成功）。成功加入網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備叫做associated設(shè)備。Disassociation是已加入網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備用來通知協(xié)調(diào)器該設(shè)備想要加入網(wǎng)絡(luò)的一個過程。已經(jīng)加入網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（Associated Device）的NWK層使用MLME-DISASSOCIATE.request請求原語產(chǎn)生disassociation請求給自己的MLME。然后該請求通過設(shè)備PHY層數(shù)據(jù)服務(wù)被發(fā)送給協(xié)調(diào)器。在disassociation請求中，設(shè)備提供了請求的原因，這些原因可以是下面之一：1 協(xié)調(diào)器希望設(shè)備離開PAN（個人區(qū)域網(wǎng)）。2 設(shè)備想要離開PAN。

50、協(xié)調(diào)器對請求進行分析，如果請求的所有地址和安全信息都有效，協(xié)調(diào)器會給設(shè)備發(fā)回一個成功disassociation的確認信息，該確認信息可以使用直接或間接發(fā)送機制。首選的發(fā)送方法在MLME-DISASSOCIATE.request中有具體說明。協(xié)調(diào)器MLME根據(jù)從網(wǎng)絡(luò)中某個設(shè)備中接收到的disassociation結(jié)果，使用 MLME-DISASSOCIATE.indication原語來通知它的NWK層。圖3.13所示是disassociation過程的流程圖。Disassociation請求可以通過設(shè)備或協(xié)調(diào)器進行初始化。圖3.13a顯示了設(shè)備初始化disassociation過程時的步驟。如

51、果協(xié)調(diào)器在一個信標使能的網(wǎng)絡(luò)中初始化disassociation時，使用間接發(fā)送方式。圖3.13b中，協(xié)調(diào)器通知設(shè)備由數(shù)據(jù)正等待它發(fā)送，該數(shù)據(jù)被當(dāng)做周期性廣播信標的一部分。在接收到信標后，設(shè)備請求數(shù)據(jù)并且接收disassociation通知。 MLME-DISASSOCIATE.confirm通常用來通知請求disassociation的設(shè)備的NWK層接收的結(jié)果是什么。1.3.4.2.4 通信狀態(tài)MLME使用MLME-COMM-STATUS.indication原語來為NWK層提供發(fā)送狀態(tài)等信息。該原語還被MLME用來報告接收數(shù)據(jù)包中與安全相關(guān)的錯誤。如果通信不成功，該原語還會提供失敗的原因。

52、安全特性不支持和信道訪問失敗是典型的通信不成功的原因。1.3.4.2.5 使能和屏蔽接收器NWK層可以請求MLME使能接收器一段固定的時間，這段時間是由NWK層提供的，NWK層還可以請求關(guān)閉接收器。對RFD和FFD來說，這些功能都是可選的。使能和屏蔽請求對其他MLME功能來說是次要的。例如，如果MLME有一個沖突功能例如發(fā)送一個信標，MLME將會忽略關(guān)閉接收器的NWK層請求。MLME通常根據(jù)使能或屏蔽接收器請求的結(jié)果來通知NWK層。1.3.4.2.6 GTS管理在信標使能網(wǎng)絡(luò)中，有GTS供設(shè)備使用來發(fā)送信息，而無需使用CSMA-CA。設(shè)備的NWK層可以使用MAC管理服務(wù)來請求一個新GTS的分配

53、。如果該設(shè)備已經(jīng)有一個分配的GTS，現(xiàn)在不再需要它了，那么MLME可以請求PAN協(xié)調(diào)器來解除已經(jīng)存在的分配。PAN協(xié)調(diào)器的NWK層還可以請求它的MLME來解除一個其網(wǎng)絡(luò)中已經(jīng)分配給某個設(shè)備的GTS。PAN協(xié)調(diào)器可以選擇接受或者拒絕一個GTS請求。如果PAN協(xié)調(diào)器接受分配一個GTS，那么在它的應(yīng)答中將包含GTS的特性，如它的長度。GTS請求原語是MLME-GTS.request，由NWK層發(fā)送給MLME。MLME使用MLME-GTS.confirm原語將GTS請求結(jié)果發(fā)送回它的NWK層。在PAN協(xié)調(diào)器中，無論何時PAN協(xié)調(diào)器根據(jù)從網(wǎng)絡(luò)中任何設(shè)備接收到的請求分配或解除分配一個GTS，MLME都將使

54、用MLME-GTS.indication原語來通知它的NWK層。如果該網(wǎng)絡(luò)層已經(jīng)請求了GTS分配或解除分配，那么它的MLME將會使用 MLME-GTS.confirm原語通知NWK層。圖3.14顯示了設(shè)備初始化時GTS分配的流程圖。圖3.15顯示了兩個不同的解除分配案例的流程圖。圖3.1a是當(dāng)設(shè)備初始化該請求時的解除分配步驟。在圖3.15b中，則是由PAN協(xié)調(diào)器初始化的步驟。解除一個GTS的分配時會在CAP中留下一個沒有使用的gap。例如，在圖3.16中，GTS2被解除分配時，時隙11到13沒有被任何設(shè)備使用，這樣的超幀被稱為“破碎超幀”，為了修復(fù)該破碎問題并增長CAP，GTS2被移除，GTS

55、3被重新分配到時隙12到13。重新分配GTS的結(jié)果就是CAP從9個時隙增長到了12個時隙。1.3.4.2.7 更新超幀配置在一個信標使能網(wǎng)絡(luò)中，NWK成可以向MLME請求開始一個超幀結(jié)構(gòu)。NWK層會提供必要的參數(shù)，包括激活時間段的長度和信標發(fā)送的周期，但不僅限于此。超幀結(jié)構(gòu)中的其中一個參數(shù)是BLE選項（見圖3.17）。為了節(jié)省電池能量該選項允許支持信標的協(xié)調(diào)器在發(fā)送信標幀后，關(guān)閉其接收器一段等于macBattLifeExtPeriods的時間，這段時間是在發(fā)送任何幀后對IFS時間段的附加。如果BLE選項設(shè)為false，協(xié)調(diào)器必須保持其接收器在整個CAP階段都處于激活狀態(tài)。1.3.4.2.8 孤

56、立通知（Orphan Notification）一個設(shè)備必須加入網(wǎng)絡(luò)來使其能與網(wǎng)絡(luò)中其他設(shè)備通訊。先前加入了網(wǎng)絡(luò)但是后來脫離網(wǎng)絡(luò)范圍的設(shè)備叫做“孤立設(shè)備”（Orphaned Device）。使用disassociation過程離開網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備不是孤立設(shè)備。如果某設(shè)備的NWK層遇到重復(fù)通信失敗，它將判定該設(shè)備已經(jīng)孤立了。例如，如果設(shè)備發(fā)送一幀信息后需要一個應(yīng)答，但在等macAckWaitDuration symbols 長的時間后沒有接收到應(yīng)答，它可能重復(fù)發(fā)送數(shù)據(jù)。如果，在嘗試macMaxFrameRetires次后，依然沒有接收到應(yīng)答，那么設(shè)備會將這記作“一次”通信失敗，在聲稱該設(shè)備為孤兒前，這還是可以容忍的。孤立設(shè)備的NWK層可以指示它的MLME執(zhí)行下面步驟之一：1 復(fù)位MAC然后執(zhí)行association過程2 執(zhí)行孤立設(shè)備重新調(diào)