ZigBEE-RF4CE規(guī)范基本概念及配對詳細講解

1、節(jié)點的安裝初始化1.1 建立網(wǎng)絡(luò)的過程(1) 目標節(jié)點： 首先，掃描信道，對各個信道進行 能量檢測 ，選擇可允許能量水平的信道進行操作。然后，發(fā)送執(zhí)行活動的掃描操作，識別其他在工作在所選信道上的屬于其他PAN網(wǎng)絡(luò)的identifiers ，允許一個統(tǒng)一的 PAN identifier接入它的網(wǎng)絡(luò)。最后，目標節(jié)點運行常規(guī)功能。(2) 控制節(jié)點： 接入網(wǎng)絡(luò)之后，運行常規(guī)功能。二 . 網(wǎng)絡(luò)幀結(jié)構(gòu)Frame control ：控制信息Frame counter ：技術(shù)，防止重復和延時攻擊Pro ：應(yīng)用幀的傳輸格式Vendor identifier ：供應(yīng)商標識符，允許商家進行擴展 Frame payl

2、oad ：傳輸?shù)膽?yīng)用層數(shù)據(jù)Message integrity code ：進行認證(安全)三. 傳輸選項 四 . 發(fā)現(xiàn)( Discovery )發(fā)現(xiàn)服務(wù)必須是在非節(jié)能模式下才能進行。 節(jié)點通過執(zhí)行發(fā)現(xiàn)服務(wù)， 來尋找能夠進行配 對的節(jié)點；發(fā)現(xiàn)服務(wù)會在一個固定的期間內(nèi)在三個PAN網(wǎng)絡(luò)中重復的進行，直到收到所有的應(yīng)答。在此期間，設(shè)備之間會交換如下信息：Node capabilities ：節(jié)點的類型（目標節(jié)點或控制節(jié)點） ，節(jié)點的供電類型，是否支持 安全性。Vendor information： ZigBee RF4CE 提供一個 Vendor identifier 或者 vender string

3、來制定一個特定的供應(yīng)商標識。Application information：用戶自定義一個字符串用來描述節(jié)點的應(yīng)用功能（例如profiles 。 比如一個多功能遙Lounge TV），一個設(shè)備類型列表可以制定哪些類型的設(shè)備室被支持的（例如一個綜合性設(shè)備 可能同時支持TV和DVD的功能），pro列表制定該節(jié)點支持哪些類型的Requested device type：discovery 期間可以被請求的設(shè)備類型控器可能尋找TV的功能）。五、頻率捷變目標節(jié)點可以根據(jù) 3個信道的變化，更換信道。控制節(jié)點會記錄目標節(jié)點的信道， 當目標節(jié)點信道發(fā)生改變時，控制節(jié)點會嘗試從其（1）（2）他信道發(fā)送給目標節(jié)點

4、，直到目標節(jié)點發(fā)送確認信息；之后，控制節(jié)點會記錄上新的信道。六、配對在發(fā)現(xiàn)期間， 當節(jié)點確定在它的通信范圍有其他能夠提供穩(wěn)定服務(wù)的節(jié)點時，可以通過建立配對從而進行通信。在RC網(wǎng)絡(luò)中在存在配對的發(fā)送端和接收端之間只能直接通信。配對連接可以建立在應(yīng)用層的要求上， 通過交換類似于 discovery 期間交換的消息。 目 標節(jié)點可以選擇是否接受配對并發(fā)送請求配對信息給源節(jié)點。配對成功后， 源節(jié)點和目標節(jié)點會在它們各自的配對表中存儲配對鏈接。這個使得源節(jié)點可以和目標節(jié)點通信， 目標節(jié)點也可以和源節(jié)點通信。 在配對表中的實體包含網(wǎng)絡(luò)層傳輸 信息給目標節(jié)點的所有信息。 這消除了尋址的負擔， 要實現(xiàn)和相應(yīng)設(shè)

5、備的通信， 應(yīng)用層可以 簡單的提供一個鏈接配對表的 index 。配對表中的每個實體包含的信息如下：Pairing referenceSource network address Destination logical channel Destination IEEE address Destination PAN identifier Destination network addressRecipient nod capabilitiesRecipient frame counter Secutity link key七 ZigBee RF4CE 應(yīng)用層兩部分組成：pro （ CER（標準

6、，遠程控制）和 application-specific component八 ZigBee 中原語（ primitive ）的概念Zigbee 設(shè)備在工作時，各種不同的任務(wù)在不同的層次上執(zhí)行，通過層的服務(wù)，完成所 要執(zhí)行的任務(wù)。每一層的服務(wù)主要完成兩種功能： 根據(jù)下層服務(wù)要求， 為上層提供相應(yīng)的服務(wù)； 根據(jù)上 層的服務(wù)要求，對下層提供相應(yīng)的服務(wù)。各項服務(wù)通過原語來實現(xiàn)。每個事件由服務(wù)原句組成，它將在一個用戶的某一層，通過該層的服務(wù)接入點（SAP）與建立對等連接的用戶的相同層之間通信。 服務(wù)原語通過提供一種特定的服務(wù)來傳輸必要的 信息， 原語是一個抽象的概念， 它們僅僅指出提供的服務(wù)內(nèi)容， 而

7、沒有指出具體由誰來提供 這些服務(wù)。由代表其特點的服務(wù)原語和參數(shù)的描述來制定一種服務(wù)。 一種服務(wù)可能有一個或者多個 相關(guān)的原語，這些原語構(gòu)成了具體服務(wù)相關(guān)的執(zhí)行命令。原語通常分為如下：11用戶發(fā)送到它的第N層，請求服務(wù)開始；11用戶的第N層向12用戶發(fā)送，指出對于第I2 用戶有重要意Request ：請求原語，從 Indicate:指示原語，從義的內(nèi)部N層的事件。I2 用戶向它的第 N 層發(fā)送，用來表示用戶執(zhí)行上一條原語調(diào)Response ：響應(yīng)原語，從 用過程的響應(yīng)。N層向第11用戶發(fā)送，用來傳遞一個或者多個前面服務(wù)請求Confirm: 確認原語，由第原語的執(zhí)行結(jié)果。九.網(wǎng)絡(luò)層規(guī)范9.1 NW

8、K層服務(wù)規(guī)范NLDE網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)實體，NLME網(wǎng)絡(luò)管理實體9.1.1 NWK層數(shù)據(jù)服務(wù)數(shù)據(jù)服務(wù)中包含的原語如下表所示：Tabla 1 - NLDE-&AP primltfvesNameRquetladicntianCanfiiTiiNLDE-DATA3 1.1 工11.NLDE-DATA.request(Pairi ngRef,用這個參數(shù)來區(qū)分各個服務(wù)P rofileId,Ven dorId,n sduLe ngth,nsdu,TxOp ti ons)2.NLDE-DATA.i ndication (Pairi ngRef,P rofileId,Ven dorId, n sduLe

9、 ngth, nsdu,RxLi nkQuality,RxFlags)3.NLDE-DATA.C0 nfirm(Status確認原語是在響應(yīng)請求原語時產(chǎn)生的( SUCCESS, INVALID_ PARAMETER,NO_P AIRING,FRAME_COUNTER_EX PIR)DPairi ngRef)NO_RES PO NSE,節(jié)點間原語發(fā)送情況：9.1.2 NWK 層管理服務(wù)NLME-SAP支持的原語，如下面列表所示:1.NLME-AUTO-DISCOVER.request該原語由NLME層生成，允許應(yīng)用請求NLMEI動的處理接收到的 discovery請求命令幀。注意：在自動 dis

10、covery 響應(yīng)模式下，NLME不會通過 NLME-DISCOVERY.indication原語通 知應(yīng)用層 dciscovery 請求命令幀到達。1.1 語義NLME-AUTO-DISCOVERY.request (RecAppCapabilities, 節(jié)點的應(yīng)用能力RecDevTypeList, 節(jié)點支持的設(shè)備類型RecPro, 節(jié)點支持的 profile 標識 AutoDiscDuration NLME 自動響應(yīng)發(fā)現(xiàn)模式的時間 )1.2 產(chǎn)生時刻該原語產(chǎn)生于本地應(yīng)用實體，使得NLME進入自動響應(yīng)發(fā)現(xiàn)模式。該模式下，NLME艮據(jù)原語中包含的信息決定是否響應(yīng)或接受發(fā)現(xiàn)原語命令幀的請求。如

11、果節(jié)點收到的命令幀不是discovery request ，將會被丟棄。1.3 接收端影響(1)收到NLME-AUTO-DISCOVERY.request請求之后，節(jié)點匹配原語中的設(shè)備類型列表， profile 列表，如果找到一個匹配項， 則繼續(xù)等待來自同一個節(jié)點的下一個發(fā)現(xiàn)請求命令幀。(2 )如果第二個發(fā)現(xiàn)請求命令幀也匹配，NLME層產(chǎn)生一個發(fā)現(xiàn)應(yīng)答命令幀，NLME!通過發(fā)送一個 MSP S-DATA.request給 MAC子層，來實現(xiàn)發(fā)現(xiàn)應(yīng)答命令幀的發(fā)送 (MSPS-DATA.request包含了 NLME產(chǎn)生的發(fā)現(xiàn)應(yīng)答命令幀)。(3) NLME層 收 到 MAC 子 層 的NLME-A

12、UTO-DISCOVERY.co nfirm原語(狀態(tài)為的NLME層。(4) 如 果 收 到 的 第 二 個 發(fā) 現(xiàn) 請NLME-AUTO-DISCOVERY.co nfirm原語(狀態(tài)為( 5 )如果匹配不成功，則丟棄這個請求信息，MSPS-DATA.confirm 之 后 ，MSPS-DATA.request 原語返回的狀態(tài)）求 命 令 是 來 自 另 外 的 節(jié) 點 DISCOVERY_ERR)OR;并做記錄。(6) 如 果 在 AutoDiscDuration 時 間 范 圍 內(nèi) 都 沒 有 發(fā) 現(xiàn) 有 匹 配 的NLME-AUTO-DISCOVERY.co nfirm原語(狀態(tài)為 D

13、ISCOVERY_TIMEOU；2、NLME-COMM-STATUS. indication該原語由NLME層生成，NLME層通過該原語告知應(yīng)用層通信的狀態(tài)。2.1 語義發(fā)送給對方發(fā)送項，則NLME-COMM-STATUS.indication (Status, ( SUCCESS, SECURITY_TIMEOUT,SECURITY_FAILUREor anything from the MCPS-DATA.confirm primitive )PairingRef,DstPANId,DstAddrMode,DstAddr)2.2 產(chǎn)生時刻的 ProvPairingRef 參數(shù)該原語伴隨著

14、NLME-DISCOVERY.responsetM語或者 NLME-PAIR.response 原語生成.如 果是伴隨 NLME-DISCOVERY.response,貝U PairingRef 應(yīng) 設(shè)置為 oxff ;如果是伴隨 NLME-PAIR.response ，則 PairingRef 應(yīng)根據(jù) NLME-PAIR.response 來設(shè)定。2.3 接收端影響following a .responsethe application is notified of the status of a transmission primitive.3、NLME-DISCOVERY.request

15、3.1 語義NLME-DISCOVERY.request(DstPANId,配符( wildchildDstNwkAddr,用于請求NLME向特定的感興趣的設(shè)備發(fā)送discovery 請求。0xffff 來表示一個通發(fā)現(xiàn)請求的目標的 PAN標識符，這個值可以設(shè)置為）。發(fā)現(xiàn)請求的目標的網(wǎng)絡(luò)地址,這個值可以設(shè)置為 0xffff 來表示一個通配符。OrgAppCapabilities, 源節(jié)點的應(yīng)用能力OrgDevTypeList, 源節(jié)點包含的設(shè)備類型列表OrgPro, 源節(jié)點包含的 profile 類型列表SearchDevType, 要發(fā)現(xiàn)的設(shè)備類型DiscPro, DisPro 參數(shù)中包含的

16、 profile 標識符的 數(shù)量MAC標志數(shù)量DiscPro 聯(lián)盟定義的一些 profile 列表DiscDuration 每個信道中潛在目標節(jié)點等待發(fā)現(xiàn)應(yīng)答返回的最大3.2產(chǎn)生時刻該原語由本地的應(yīng)用層實體產(chǎn)生，發(fā)送給NLMEi，用去請求一個發(fā)現(xiàn)操作。3.3接收端影響1） 收到該原語，NLME產(chǎn)生一個發(fā)現(xiàn)請求命令幀，NLMe在每個信道上發(fā)送該幀，通過發(fā) 送MCPS-DATA.request原語給MAC子層，請求MAC子層發(fā)送該幀。2） 如果MAC子層成功的傳輸該幀，NLME在DiscDuration 參數(shù)時間內(nèi)等待接受發(fā)現(xiàn)應(yīng)答命令。 符匹配 述記錄 的操作。如果收到的應(yīng)答幀的設(shè)備類型匹配Sea

17、rchDevType參數(shù)、且其中一個profile 標識DiscPro參數(shù)中的至少一個，NLME將根據(jù)收到的這個應(yīng)答命令創(chuàng)建一個新的節(jié)點描 （記錄的內(nèi)容如下表）。DiscDuration 到期之后，NLME切換到另一個信道，重復相同Tabla 13 - Ekmants of the ModcDasc typeVawTypeValid rajigpDfcriprlonStatusEnuinwaticnSUCCESS orNO REC CAPACnYThe status of ihe diic every request as 化ported by the rspODduig levice.Log

18、kdlCkiuiielS-Ul iutegaSec 3 5 11Tlw logical cLaiuitfl of ibt irsponULig devierP ANTdPAN tdpntifipfA vM PXVi 血桶 fWThe PAN identifier of tht fTpponJiup device.IhhhAddrIEEE addressA vajd IEEE addressThe IEEE sderess of the respendinf deuceNodcCipabihiiCsBiLuapSee f塔皿2dThe cipjbLlLiLis of ihc lespuuJiuj

19、 Loifc.VmdorTdViffldof idffltifiefA valid vflidor idfutifiHThe VHidof idenrififf of :1ie TKponding nodeThe set of veudoi ITJs is ipcciied inOcwl itnn7 octfrsTh#string of thf respondingnode.AppC apabiliiiesBitaiapSee Fig-Jie 1STh# application cpabilibes of Th? respoing noderplld 口 u 獣IhrSd LprJtfjiUs

20、ertrinfCharactef trinp0 DT 1 5 rhsTacTertThe TKfT djefined identification Eng of thp Tfspoftlifip ondpThis Cdd is pleem only if ihe i&ei bliiiig biwtifiedyf iLcAppCjpubililica field b wrl lo oiieTh* hvt nf det ire tyi*： Hippcrf聞 by the retponriinf nWTlic scl of buppuilcd clciLc lpcs is specified ill

21、 SJJ .DfvTypeT 詢T iitFsfh intfper OsflO - OxfePTnfiTdLitLigcfilVFgPTWEach inffger 仮00 -OxfTThe H瑙 dfpfnfi# i如Tifier* iipportM by fhf mpondioD aoAtTtc sc of bupponed piofUc idcidifirrs is specified ill (R4JDiHRgLQIS*biT inrepcfOxflO - (kffThe LQT of The Ai scoinery rfqinest cemmand frmw reported by 他

22、 rt&pondmf dtvice.3）如果MAC子層傳輸信息失敗（MCPS-DATA.request返回的status不是SUCCESS NLME切換至下一個信道。4）在所有可用的信道中傳輸?shù)陌l(fā)現(xiàn)請求命令被稱作“發(fā)現(xiàn)審查”，每一個發(fā)現(xiàn)審查最多執(zhí)行 nwkMaxDiscoveryRepetitions次，重復的間隔為 nwkDiscoveryRepetioninterval.5）如果在所有發(fā)現(xiàn)功能結(jié)束時存儲的節(jié)點描述符的數(shù)量正好等于nwkMaxDiscoveryNodeDescriptors參數(shù)。NLME發(fā)送 NLME-DISCOVERY.confirm原語，該原語中的 NodeDescLis

23、t 參數(shù)包含了所有節(jié)點描述的信息。6) 如 果 在 所 有 發(fā) 現(xiàn) 功 能 結(jié) 束 時 存 儲 的 節(jié) 點 描 述 符 的 數(shù) 量 超 過 了 nwkMaxDiscoveryNodeDescriptors 參數(shù)，NLME發(fā)送 NLME-DISCOVERY.confirm原語，該原語 中將 status 參數(shù)設(shè)為 DISCOVERY_ERROR7) 在 發(fā) 現(xiàn) 進 程 的 期 間 內(nèi) ， 如 果 存 儲 的 節(jié) 點 描 述 福 的 數(shù) 量 等 于 nwkcMaxNodeDescListSize ， NLME 發(fā) 送 NLME-DISCOVER.confirm 原 語 ， 該 原 語 中 的 No

24、deDescList 參數(shù)包含了所有節(jié)點描述的信息。8) 如果在nwkMaxDiscoveryRepetitions結(jié)束時，沒有節(jié)點描述符被存儲，NLME發(fā)送NLME-DISCOVER.confirm 原語，該原語中將 status 參數(shù)設(shè)為 DISCOVERY_TIMEOUT.4、NLME-DISCOVERY.indication4.1 語義NLME-DISCOVERY.indication允許NLME告知應(yīng)用層有發(fā)現(xiàn)請求命令被接收。（Status, 表明配對表是否能夠存儲潛在配對信息SrcIEEEAddr,OrgNodeCapabilitiesOrgVendorId,OrgVendorSt

25、ring,OrgAppCapabilities,OrgUserString,OrgDevTypeList,OrgPro,SearchDevType,RxLinkQuality通過MA子層發(fā)送的發(fā)現(xiàn)請求命令幀的LQI值）4.2 產(chǎn)生時刻由NLME產(chǎn)生，發(fā)送給應(yīng)用層，用于指示有發(fā)現(xiàn)請求命令被接收；如果NLME的配對表中有為該設(shè)備存儲潛在配對連接的空間，該原語的 status 設(shè)為 SUCCESS.4.3 接收端影響接收到該原語時， 應(yīng)用層根據(jù)原語中的信息決定是否應(yīng)答。 不管發(fā)現(xiàn)請求是否匹配節(jié)點 的功能，應(yīng)答的決定都要遵守這個規(guī)范。如果應(yīng) 用層決 定應(yīng)答，則根 據(jù)發(fā)現(xiàn)請求 幀中的 IEEE 地 址和

26、 LQI 發(fā) 送發(fā) 送 NLME-DISCOVERY.res ponse原語，該原語中包含了自身的設(shè)備類型 以及接 收到的 NLME-DISCOVERY.indication 原語中的狀態(tài)信息。如果應(yīng)用層決定不應(yīng)答，則不發(fā)送任何原語。5、NLME-DISCOVERY.response允許應(yīng)用層請求NLME應(yīng)答發(fā)現(xiàn)請求命令。5.1 語義NLME-DISCOVERY.res pon ( seStatus, DstlEEEAddr, RecA ppCap abilities, RecDevT yp eList, Rec Pro,DiscReqLQI NLME-DISCOVERY.indication

27、 中的 LQI值 )5.2產(chǎn)生時刻由應(yīng)用層生成，被發(fā)送至它的NLME層，用于響應(yīng) NLME-DISCOVERY.indication原語接收端影響接收到該原語，NLME生產(chǎn)一個發(fā)現(xiàn)響應(yīng)命令幀，通過信息。當收到 MCPS-DATA.confirm 信息時，NLME發(fā)送 NLME-COMM-STATUS.indication 原語。5.3MAC子層在當前的信道中傳遞該發(fā)送端接收端App licati on 卄 配對1.NLME-PAIR.request應(yīng)用層通過它請求1.1 語義NLME層與另外一個節(jié)點配對。NLME-PAIR.request(LogicalChannel,DstPA

28、NId, DstIEEEAddr, OrgAppCapabilities, OrgDevTypeList, OrgPro,KeyExTransferCount )1.2 產(chǎn)生時刻由本地的應(yīng)用層實體產(chǎn)生，發(fā)送至NLME層請求一個配對操作。1.3 接收端影響收到該原語，NLME檢查該項配對連接是否已經(jīng)存在于實體的配對表當中。如果存在， 則更新配對表中的該項記錄；如果不存在，NLME檢查它是否有容量存儲新的配對連接。如果 NLME沒有空間，則發(fā)送的NLME-PAIR.confirm 原語中，status 設(shè)為 NO_ORG_CAPACITY,不進行更多的處理。NLME生成一個配對請求命令， 在傳輸該

29、幀之前，通過發(fā)送MLME-SET.request命令給MAC 子層，將 phyCurrentChannel 交換到請求的信道。 最后發(fā)送 MCPS-DATA.request 原語將幀傳 送給MAC子層。如果MAC?層傳輸失敗，則更換到下一個信道，重復相同操作。傳輸試圖在每個可用的信道中進行，知道傳輸成功或者所有的信道都被嘗試過。如果傳輸任然不成功，NLME發(fā)送發(fā)送的NLME-PAIR.confirm原語中的status值為MAC子層返回的值。如果MAC子層傳輸成功，NLME在 nwkResponseWaitTime內(nèi)等待響應(yīng)。如果這段時間內(nèi) 沒有收到響應(yīng)信息，NLME發(fā)送的NLME-PAIR.confirm中的status值為NO_RESPONS不進行 更多的處理 .收到響應(yīng)信息中 status 值不等于SUCCESS則NLME發(fā)送的NLME-PAIR.confirm 中的 status 值為收到的應(yīng)答幀中的信息。收到的響應(yīng)星系中 status值等于SUCCESS NLME創(chuàng)建一個新的實體記錄或者更新已 經(jīng)存在的實體記錄，并將其標記為零時的。然后，NLME檢測這個配對連接