MSP430F149单片机水蛭养殖环境参数测量系统设计(5)
图2.3.1 体系结构
PHY提供了两种类型的服务，即通过物理层管理实体接口（PLWE）对PHY层数据和PHY 层管理提供服务[6]。PHY 层数据服务可以通过无线物理信道发送和接收物理层协议数据单元（PPDU）来实现。PHY 层的特征是启动和关闭无线收发器，能量检测，链路质量，信道选择，清除信道评估（CCA），以及通过物理媒体对数据包进行发送和接收。
MAC 层也提供了两种类型的服务，即通过 MAC 层管理实体服务接入点（MLME-SAP）向MAC 层数据和 MAC 层管理提供服务。MAC 层数据服务可以通过 PHY 层数据服务发送和接收 MAC 层协议数据单元（MPDU）。
MAC 层的具体特征是信标管理，信道接入，时隙管理，发送确认帧，发送连接及断开连接请求，为应用合适的安全机构提供办法。
网络层（NMK）的主要功能有：设备连接和断开网络时所采用的机制；在帧信息传输过程中所采用的安全性机制；设备之间的路由发现和路由文护和转交；对一跳（one-hop）邻居设备的发现和相关结点信息的存储[7]。
应用层由应用支持层、ZigBee 设备对象和制造商所定义的应用对象组成。应用支持层的功能包括文持绑定表、在绑定的设备之间传递消息。ZigBee 设备对象的功能包括定义设备在网络中的角色（如是属于 ZigBee 协调器还是终端设备）；发起和响应绑定请求；在网络设备之间建立安全机制；发现网络中的设备并体统应用服务。用户可以根据
自己的具体应用在应用层的基础上开发自己的应用对象。
2.3.1.3 ZigBee 技术的网络拓扑
在 ZigBee网络拓扑结构中，最基本的组成单元就是设备，或则称为节点（Node）。在一个无线个人区域网中，可同时存在两种不同类型的设备，一种是具有完整功能的设备（FFD），另一种是简化功能的设备（RFD）。FFD 可以作为协调器（PAN Coordinator），路由器（Router）和终端设备（End Device）；RFD一般只作为终端设备，应用简单，需要较小的资源和存储空间。一个FFD可以和多个RFD 和其他的FFD通信，而一个RFD只能和一个FFD通信。通过RFD和FFD的组合应用，可以组建一个低速率的无线个人区域（PAN），这种低速率的无限个人区域网的网络安装简单、数据传输可靠、成本和功耗低[8]。
一般来说，ZigBee的网络拓扑有以下几种结构。
图2.3.2 网络拓扑结构图
星型拓扑网络结构由一个叫做 PAN 主协调器的中央控制器和多个从设备组成，主协调器必须为一个具有完整功能的设备(FFD)，从设备既可为完整功能设备(RFD)也可为简化功能设备(FFD)。在任何一个拓扑网络上，所有设备都有唯一的 64 位的长地址码，该地址码可以在 PAN 中用于直接通信，或者当设备之间已经存在连接时，可以将其转变为16 位的短地址码分配给 PAN 设备。在设备发起连接时，应采用 64 位的长地址码，只有在连接成功后，系统分配了 PAN 的标识符后，才能采用 16 位的短地址码进行连接。因此，短地址码是一个相对地址码，长地址码是一个绝对地址码。在 ZigBee 技术应用中，PAN 主协调器是主要的耗能设备，而其他从设备均采用电池供电，ZigBee 技术的星型拓扑结构通常在家庭自动化、PC 外围设备、玩具、游戏以及个人健康检查等方面得到应用。
在对等的拓扑网络结构中，同样也存在一个 PAN 主设备，但该网络不同于星型拓扑网络结构，在该网络中的任何一个设备只要是在它的通信范围之内，就可以和其他设备进行通信。对等拓扑网络结构能够构成较为复杂的网络结构（如网孔拓扑网络结构），这种对等拓扑网络结构在工业监测和控制、无线传感器网络、供应物资跟踪、农业智能化，以及安全监控等方面都有广泛的应用。一个对等网络的路由协议可以是基于Ad hoc技术的，可以是自组织式的和自恢复式的。并且，在网络中各个设备之间发达消息时，可通过多个中间设备中继的传输方式进行传输，即通常称为多跳的传输方式，以增大网络的覆盖范围。其中，组网的路由协议，在ZigBee网络层中没有给出，这样为用户的使用提供了更为灵活的组网方式[8]。