La struttura dello stack di protocollo Zigbee è composta da una serie di blocchi di protocollo chiamati livelli. Ogni livello fornisce una serie specifica di servizi al livello superiore. Il portale dati fornisce servizi di trasmissione dati, mentre il portale di gestione fornisce tutti gli altri servizi. Ogni interfaccia di servizio scambia dati con il livello superiore attraverso l'interfaccia SAP (Service Access Point) e ogni SAP supporta una serie di primitive di servizio.
Lo stack di protocollo zigbee si basa sullo standard OSI (Open Systems Interconnection), ma definisce solo i livelli necessari. È composto principalmente dal livello fisico PHY, dal livello di accesso ai media MAC, dal livello di rete e dal livello quadro dell'applicazione. Il diagramma del framework è mostrato nella figura. Tra questi, il livello PHY e il livello MAC adottano lo standard di protocollo IEEE802.15.4.
1. Livello di rete Zigbee
Il livello di rete zigbee è utilizzato principalmente per la connessione di rete, la gestione dei dati e la sicurezza di rete della rete zigbee wireless personal area network WPAN. Il livello di rete deve essere funzionalmente compatibile con lo standard IEEE 802.15.4 e anche il livello superiore deve fornire interfacce funzionali adeguate.
1. Funzioni principali del livello di rete zigbee:
Per quanto riguarda il livello di rete, le funzioni principali che svolge e fornisce sono le seguenti:
(1) Generare pacchetti di dati del livello di rete: Quando il livello di rete riceve pacchetti di dati dal sottolivello applicativo, il livello di rete analizza i pacchetti di dati e aggiunge l'intestazione appropriata del livello di rete per la trasmissione al MAC.
(2) Funzione di instradamento della topologia di rete: Il livello di rete svolge la funzione di instradamento dei pacchetti di dati. Se il nodo di destinazione del pacchetto è questo nodo, il pacchetto dati viene inviato al sottolivello applicazione. In caso contrario, il pacchetto viene inoltrato al nodo successivo presente nella tabella di instradamento.
(3) Configurare i parametri di un nuovo dispositivo: Il livello di rete può configurare i protocolli appropriati, come stabilire un nuovo coordinatore e avviare la creazione di una rete o unirsi a una rete esistente.
(4) Creare una rete PAN
(5) Connessione o uscita dalla rete PAN: Il livello di rete può fornire la funzione di adesione o uscita dalla rete. Se il nodo è un coordinatore o un router, può anche richiedere ai nodi figli di lasciare la rete.
(6) Assegnazione dell'indirizzo di rete: Se il nodo è un coordinatore o un router, l'indirizzo di rete del punto byte collegato al nodo è controllato dal livello di rete.
(7) Individuazione dei nodi vicini: Il livello di rete può scoprire e mantenere le informazioni sui vicini di rete.
(8) Stabilire l'instradamento: Il livello di rete fornisce funzioni di instradamento.
(9) Controllo della ricezione: Il livello di rete può controllare il tempo di ricezione e lo stato del ricevitore.
2.Struttura del livello della rete Zigbee
Per fornire un'interfaccia al livello applicativo, il livello di rete fornisce due entità di servizio funzionali, ovvero l'entità di servizio dati NLDE e l'entità di servizio di gestione NLME. NLDE fornisce servizi di trasmissione dati per il livello applicativo attraverso NLDE-SAP, mentre NLME fornisce servizi di gestione della rete per il livello applicativo attraverso NLME-SAP. Inoltre, NLME si occupa anche della manutenzione e della gestione della base informativa di rete NIB.
2. Livello di applicazione Zigbee
Il livello del quadro applicativo zigbee fornisce principalmente alcuni modelli di quadro applicativo per l'applicazione effettiva della tecnologia zigbee per facilitare lo sviluppo e l'applicazione della tecnologia zigbee. In situazioni applicative diverse, i framework di sviluppo e applicazione sono diversi. Dal punto di vista attuale, i framework applicativi forniti dai diversi produttori sono diversi. Il livello applicativo zigbee comprende il sottolivello di supporto applicativo APS, il quadro applicativo AF e l'oggetto dispositivo zigbee ZDO. Insieme, forniscono un'interfaccia unificata per gli sviluppatori di applicazioni.
1. Sottostrato di supporto alle applicazioni APS
Funzioni principali del livello APS:
(1) Elaborazione dell'unità di dati di protocollo del livello APS APDU.
(2) L'APSDE fornisce un meccanismo di trasmissione dei dati tra entità applicative nella stessa rete.
(3) APSME fornisce una serie di servizi agli oggetti applicativi, tra cui i servizi di sicurezza e i dispositivi di binding, e mantiene un database di oggetti di gestione, che spesso viene chiamato AIB.
2. Quadro applicativo AF
L'Application Framework fornisce uno spazio di attività in stile template per ogni oggetto applicativo definito dall'utente e fornisce a ciascun oggetto applicativo due servizi: il servizio KVP per le coppie chiave-valore e il servizio MSG per la trasmissione dei dati.
Oltre all'indirizzo IEEE a 64 bit e all'indirizzo di rete a 16 bit, ogni nodo fornisce anche un indirizzo di ingresso del livello applicativo a 8 bit, corrispondente all'oggetto dell'applicazione utente. L'endpoint 0 è l'interfaccia ZDO, gli endpoint da 1 a 240 sono definiti dall'utente per l'uso dell'oggetto, l'endpoint 255 è l'indirizzo di broadcast e gli endpoint da 241 a 254 sono riservati per un uso futuro. Ogni applicazione corrisponde a un profilo. Il file di configurazione include: ID dispositivo, ID cluster di transazioni (clusterID), ID attributo (Attribute ID), ecc. AF può utilizzare queste informazioni per determinare il tipo di servizio.
3.oggetto dispositivo zigbee ZDO
ZDO è un endpoint speciale del livello applicativo. È il middleware che consente agli altri endpoint del livello applicativo di interagire con le entità di gestione del sottolivello applicativo. Le funzioni principali che fornisce sono le seguenti:
(1) Inizializzare il sottolivello di supporto alle applicazioni, livello di rete.
(2) Scoprire i nodi e le funzioni dei nodi. In una rete senza radiofaro, un nodo che si unisce è visibile solo al suo nodo padre. Gli altri nodi possono utilizzare la funzione ZDO per determinare la topologia complessiva della rete e le funzioni che il nodo può fornire.
(3) Gestione della crittografia di sicurezza: comprende principalmente la creazione e l'invio delle chiavi di sicurezza, che sono state autorizzate in modo sicuro.
(4) Funzione di manutenzione della rete.
(5) Gestione del binding: La funzione di binding è fornita dal sottolivello di supporto alle applicazioni, ma la gestione della funzione di binding è fornita da ZDO, che determina la dimensione della tabella di binding, l'avvio del binding e la cancellazione del binding, ecc.
(6) Gestione dei nodi: Per i coordinatori di rete e i router, ZDO fornisce una serie di funzioni di gestione dei nodi, come il monitoraggio della rete, l'ottenimento di informazioni sul routing e sul binding e l'avvio del processo di abbandono della rete.
ZDO è in realtà un endpoint tra l'endpoint del livello applicativo e il sottolivello di supporto alle applicazioni, e le sue funzioni principali si concentrano sulla gestione e la manutenzione della rete. Gli endpoint del livello applicativo possono ottenere informazioni sulla rete o su altri nodi attraverso le funzioni fornite da ZDO, tra cui la topologia della rete, gli indirizzi di rete e lo stato di altri punti, i tipi di altri punti e i servizi forniti.
Attualmente, le aziende nazionali ed estere in grado di fornire soluzioni ZigBee includono TI, Jennic, ST, Atmel, Freescale, ecc. Tra queste, TI fornisce le soluzioni tecniche più complete. Lo stack di protocollo ZigBee fornisce una serie completa di implementazioni di funzioni per il protocollo ZigBee, dall'elaborazione del segnale hardware sottostante alla lettura dei dati a livello di sistema e all'elaborazione dei messaggi. Gli sviluppatori di applicazioni non hanno bisogno di comprendere il processo di elaborazione del segnale hardware sottostante e la struttura organizzativa dell'hardware. Il vantaggio è quello di accelerare le cose Lo sviluppo di applicazioni connesse a Internet porta i prodotti sul mercato più velocemente. Parole chiave: RTU 4G a basso costo