La structure de la pile de protocoles Zigbee est composée d'une série de blocs de protocoles appelés couches. Chaque couche fournit un ensemble spécifique de services à la couche supérieure. Le portail de données fournit des services de transmission de données et le portail de gestion fournit tous les autres services. Chaque interface de service échange des données avec la couche supérieure par l'intermédiaire de l'interface SAP (Service Access Point), et chaque SAP prend en charge une série de primitives de service.
La pile de protocoles zigbee est basée sur la norme OSI (Open Systems Interconnection), mais ne définit que les couches nécessaires. Elle se compose principalement de la couche physique PHY, de la couche d'accès au média MAC, de la couche réseau et de la couche cadre de l'application. Le diagramme du cadre est illustré dans la figure. Parmi ces couches, la couche PHY et la couche MAC adoptent la norme de protocole IEEE802.15.4.
1. Couche réseau Zigbee
La couche réseau zigbee est principalement utilisée pour la connexion au réseau, la gestion des données et la sécurité du réseau personnel sans fil WPAN zigbee. La couche réseau doit être fonctionnellement compatible avec la norme IEEE 802.15.4, et la couche supérieure doit également fournir des interfaces fonctionnelles appropriées.
1. Principales fonctions de la couche réseau zigbee :
En ce qui concerne la couche réseau, les principales fonctions qu'elle remplit et fournit sont les suivantes :
(1) Générer des paquets de données de la couche réseau : Lorsque la couche réseau reçoit des paquets de données de la sous-couche application, elle analyse les paquets de données, puis ajoute l'en-tête de couche réseau approprié pour la transmission au MAC.
(2) Fonction de routage de la topologie du réseau : La couche réseau assure la fonction de routage des paquets de données. Si le nœud de destination du paquet est ce nœud, le paquet de données est envoyé à la sous-couche d'application. Dans le cas contraire, le paquet est transmis au nœud suivant dans la table de routage.
(3) Configurer les paramètres des nouveaux appareils : La couche réseau peut configurer les protocoles appropriés, tels que l'établissement d'un nouveau coordinateur et le lancement de l'établissement d'un réseau ou la participation à un réseau existant.
(4) Établir un réseau PAN
(5) Se connecter au réseau PAN ou le quitter : La couche réseau peut assurer la fonction d'entrée ou de sortie du réseau. Si le nœud est un coordinateur ou un routeur, il peut également demander aux nœuds enfants de quitter le réseau.
(6) Attribuer l'adresse réseau : Si ce nœud est un coordinateur ou un routeur, l'adresse réseau du point d'octet connecté au nœud est contrôlée par la couche réseau.
(7) Découverte des nœuds voisins : La couche réseau peut découvrir et conserver des informations sur les voisins du réseau.
(8) Établir le routage : La couche réseau fournit des fonctions de routage.
(9) Contrôle de la réception : La couche réseau peut contrôler l'heure de réception et l'état du récepteur.
2. structure des couches du réseau Zigbee
In order to provide an interface to the application layer, the network layer provides two functional service entities, namely the data service entity NLDE and the management service entity NLME. NLDE provides data transmission services for the application layer through NLDE-SAP, and NLME provides network management services for the application layer through NLME-SAP. In addition, NLME also completes the maintenance and management of the network information base NIB.
2. Couche d'application Zigbee
The zigbee application framework layer mainly provides some application framework models for the actual application of zigbee technology to facilitate the development and application of zigbee technology. In different application situations, the development and application frameworks are different. From the current point of view, the application frameworks provided by different manufacturers are There are differences. The zigbee application layer includes application support sublayer APS, application framework AF, and zigbee device object ZDO. Together, they provide a unified interface for application developers.
1. Sous-couche de support d'application APS
Principales fonctions de la couche APS :
(1) Traitement de l'unité de données de protocole APDU de la couche APS.
(2) APSDE fournit un mécanisme de transmission de données entre les entités d'application dans le même réseau.
(3) APSME fournit une variété de services aux objets d'application, y compris des services de sécurité et des dispositifs de liaison, et maintient une base de données d'objets de gestion, ce que nous appelons souvent AIB.
2. Cadre d'application AF
Le cadre d'application fournit un espace d'activité de type modèle pour chaque objet d'application défini par l'utilisateur, et fournit à chaque objet d'application deux services : le service de paire clé-valeur KVP et le service de message MSG pour la transmission de données.
In addition to the 64-bit IEEE address and 16-bit network address, each node also provides an 8-bit application layer entry address, corresponding to the user application object. Endpoint 0 is the ZDO interface, endpoints 1 to 240 are user-defined for object use, endpoint 255 is the broadcast address, and endpoints 241 -254 are reserved for future use. Each application corresponds to a profile. The configuration file includes: Device ID, transaction cluster ID (clusterID), attribute ID (Attribute ID), etc. AF can use this information to determine the service type.
3.Objet périphérique Zigbee ZDO
Le ZDO est un point d'extrémité spécial de la couche d'application. Il s'agit d'un logiciel intermédiaire permettant à d'autres points d'extrémité de la couche d'application d'interagir avec les entités de gestion de la sous-couche d'application. Les principales fonctions qu'il fournit sont les suivantes :
(1) Initialisation de la sous-couche de support d'application, couche réseau.
(2) Découvrir les nœuds et leurs fonctions. Dans un réseau sans balise, un nœud de jonction n'est visible que par son nœud parent. Les autres nœuds peuvent utiliser la fonction ZDO pour déterminer la topologie globale du réseau et les fonctions que le nœud peut fournir.
(3) Gestion du cryptage de sécurité : comprend principalement l'établissement et l'envoi de clés de sécurité, qui ont été autorisées de manière sécurisée.
(4) Fonction de maintenance du réseau.
(5) Gestion de la liaison : La fonction de liaison est assurée par la sous-couche de support d'application, mais la gestion de la fonction de liaison est assurée par ZDO, qui détermine la taille de la table de liaison, l'initiation de la liaison et l'annulation de la liaison, etc.
(6) Gestion des nœuds : Pour les coordinateurs de réseau et les routeurs, ZDO fournit une série de fonctions de gestion des nœuds, telles que la surveillance du réseau, l'obtention d'informations de routage et de liaison, et le lancement du processus de sortie du réseau.
Le ZDO est en fait un point d'extrémité entre le point d'extrémité de la couche d'application et la sous-couche de support d'application, et ses principales fonctions sont axées sur la gestion et la maintenance du réseau. Les points d'extrémité de la couche application peuvent obtenir des informations sur le réseau ou d'autres nœuds grâce aux fonctions fournies par ZDO, notamment la topologie du réseau, les adresses réseau et l'état des autres points, les types d'autres points et les services fournis.
At present, companies at home and abroad that can provide ZigBee solutions include TI, Jennic, ST, Atmel, Freescale, etc. Among them, TI provides the most complete technical solutions. The ZigBee protocol stack provides a full set of function implementations for the ZigBee protocol from underlying hardware signal processing to system layer data reading and message processing. Application developers do not need to understand the underlying hardware signal processing process and hardware organization structure. The benefit is to accelerate things Development of Internet-connected applications brings products to market faster. Keywords: cost-effective 4G RTU