ZigBee短距离无线通信网络组网技术研究(6)
网络层（NWK层）提供网络节点地址分配，组网管理，消息路由，路径发现及文护等功能[13]。NWK层主要是为了确保正确地操作IEEE802．15．4．2003MAC子层和为应用层提供服务接口。NWK层从概念上包括两个服务实体：数据服务实体和管理服务实体。NWK层的责任主要包括加入和离开一个网络用到的机制、应用帧安全机制和他们的目的地路由帧机制，ZigBee协调器的网络层还负责建立一个新的网络。
zigBee应用层包括应用支持子层(APS子层)、应用框架(AF)和ZigBee设备对象(ZDO)。APS子层负责建立和文护绑定表，绑定表主要根据设备之间的服务和他们的需求使设备相互配对。ZigBee的应用框架(AF)为各个用户自定义的应用对象提供了模板式的活动空间，并提供了键值对(KVP)服务和报文(MSG)服务供应用对象的数据传输使用。一个设备允许最多240个用户自定义应用对象，分别指定在端点l至端点240上。ZDO可以看成是指配到端点O上的一个特殊的应用对象，被所有ZigBee设备包含，是所有用户自定义的应用对象调用的一个功能集，包括网络角色管理，绑定管理，安全管理等。ZDO负责定义设备在网络中的角色、发现设备和决定他们提供哪种应用服务，发现或响应绑定请求，在网络设备之间建立可靠的关联。
安全服务提供者SSP(Security Service Provider) [12]向NWK层和APS层提供安全服务。ZigBee协议层与层之间是通过原语进行信息的交换和应答的。大多数层都向上层提供数据和管理两种服务接口，数据SAP(ServiceAccess Point)和管理SAP(Service Access Point)。数据服务接口的目标是向上层提供所需的常规数据服务，管理服务接口的目标是向上层提供访问内部层参数、配置和管理数据的机制。
3.2 Zigbee网络拓扑结构
ZigBee支持包含有主从设备的星形、树簇形和对等拓扑结构[13]。虽然每一个ZigBee设备都有一个唯一的64位IEEE地址，并且可以用这个地址再PAN中进行通信，但在从设备和网络协调器建立连接之后会为它分配一个16位的短地址，此后可以用这个短地址在PAN内进行通信。64位的IEEE地址是唯一的绝对地址，而16位的短地址是相对地址。从设备在网络中的地位来看。ZigBee网络中的设备分位3种：第一种结构和功能最简单，用电池供电，大部分时间处于睡眠之中，以最大程度地节约电能，延长电池寿命，它们被称为终端设备（End Device）。每一个终端设备中最多可以有240个端点，这些端点共享同一个无线收发器，但执行不同的应用服务。ZigBee网络中这种设备的数量最多。处于中间层次的是路由器，它们必须具备数据的存储和转发能力、路由发现能力。除了完成应用任务外，路由器还必须支持其子设备的连接、路由表的文护、数据的转发等。路由器必须是FFD。在网络结构中最顶层的是ZigBee协调器、协调器总是处在工作状态，因此它必须具有稳定、可靠的电源供给。它除了可以完成路由器的一些功能外，还制定网络规则，选择合适的信道，启动PAN等，协调器也必须是FFD。一般说来，路由器和协调器在结构上比较相似。
3.2.1 星形拓扑结构
在星形拓扑结构的网络中有一个成为网络协调器的中央控制器和若干个从设备。协调器负责网络的建立和文护，它必须是全功能设备（FFD），而且一般说来应该又稳定的电能供给，不需要考虑能耗问题。从设备可以是FFD，但是更多的情况下是用电池供电的RFD，它只能直接与网络协调器进行通信，从设备之间的通信必须经过网络协调器的转发。在一个网络中，由哪个设备做网络协调器一般是由上层规定的，不在ZigBee协议规定的范围之内。比较简单的方法是让首先启动的FFD成为网络协调器。在这种情况下，当一个FFD设备开始工作时，它就会检测周围的环境，选择合适的信道，把自己设为协调器，并选择一个PAN标识符，然后建立起自己的网络。PAN标识符用来唯一地确定本网络，以和其他的PAN相区分，网络内的从设备也是根据这个PAN标识符来确定自己和网络协调器的从属关系的。网络建立后，协调器就可以允许其他的设备与自己建立连接，从而加入到该网络中。至此，一个星形的ZigBee网络就建立起来了。星形拓扑网络结构通常在家庭自动化、个人健康监护、玩具、工业自动化系统中得到应用。图3.2是星形拓扑网络结构简图。