IEEE802.15.4的协议架构分析

设备类型有哪些？

在IEEE802.15.4网络中根据设备具备的通信能力可以分为，全功能设备（Full Function Device ， FFD）和精简功能设备（Reduced Function Device ， RFD）。

FFD以协调器、（PAN）协调器、设备等三种角色运行在网络中。FFD设备之间以及FFD设备与RFD设备之间都可以通信，RFD设备之间不能直接通信，只能与FFD设备通信，或者通过一个FFD设备向外转发数据。

RFD适用于非常简单的应用，如光开关或被动红外传感器，它们不需要发送大量数据，一次可能只与一个FFD关联，因此RFD可以使用最小的资源和内存容量来实现。

网络拓扑结构

IEEE 802.15.4 网络包括星型和对等两种网络拓扑结构如下图所示：

全功能设备（FullFunction Device ， FFD）

○精简功能设备（Reduced Function Device ， RFD）

通信流程

在星型结构中，所有设备都与中心设备PAN网络协调器通信，这种网络中，网络协调器一般使用持续电力系统供电，而其他设备采用电池供电。

与星型网不同，对等网络只要彼此都在对方的无线辐射范围之内，任何两个设备之都可以直接通信，对等网络中也需要网络协调器负责实现管理链路状态信息认证设备身份等功能。

IEEE802.15.4协议协议架构

Upper Layers（上层）

由网络层（提供网络配置、操作和消息路由）和应用层（提供设备的预期功能）组成，上层超出了802.15.4标准定义的范围比如ZigBee的网络层和应用层。

MAC（媒体访问控制）层

其特征是信标管理、信道访问、GTS管理、帧验证、帧确认、关联和分离。此外，MAC层提供了用于实现适用于应用程序的安全机制的钩子。

PHY（物理层）

其特征是激活和关闭的无线电收发器，信道能量检测（ED），接收数据包的链路质量指示（LQI），信道选择，空闲信道评估（CCA），以及通过物理介质传输和接收数据包，无线频段包括868-868.6 MHz（欧洲868频段）、902-928 MHz（北美915频段）、2400-2483.5MHz（全球2.4G ISM频段）。