ZigBee标准中的堆栈结构简要说明
zigbee标准定义了一种堆栈协议，这种协议能够确保无线设备在低成本、低功耗和低数据速率网络中的互操作性。本文简要说明zigbee标准中规定的zigbee堆栈结构。
图1：zigbee堆栈架构。
zigbee堆栈是在ieee 802.15.4标准基础上建立的，定义了协议的mac和phy层。zigbee设备应该包括ieee802.15.4（该标准定义了rf射频以及与相邻设备之间的通信）的phy和mac层，以及zigbee堆栈层：网络层（nwk）、应用层和安全服务提供层。图1给出了这些组件的概况。
zigbee堆栈层 每个zigbee设备都与一个特定模板有关，可能是公共模板或私有模板。这些模板定义了设备的应用环境、设备类型以及用于设备间通信的簇。公共模板可以确保不同供应商的设备在相同应用领域中的互操作性。
设备是由模板定义的，并以应用对象（application objects）的形式实现（见图）。每个应用对象通过一个端点连接到zigbee堆栈的余下部分，它们都是器件中可寻址的组件。
从应用角度看，通信的本质就是端点到端点的连接（例如，一个带开关组件的设备与带一个或多个灯组件的远端设备进行通信，目的是将这些灯点亮）。
端点之间的通信是通过称之为簇的数据结构实现的。这些簇是应用对象之间共享信息所需的全部属性的容器，在特殊应用中使用的簇在模板中有定义。图2就是设备及其接口的一个例子：
每个接口都能接收（用于输入）或发送（用于输出）簇格式的数据。一共有二个特殊的端点，即端点0和端点255。端点0用于整个zigbee设备的配置和管理。应用程序可以通过端点0与zigbee堆栈的其它层通信，从而实现对这些层的初始化和配置。附属在端点0的对象被称为zigbee设备对象 （zd0）。端点255用于向所有端点的广播。端点241到254是保留端点。
所有端点都使用应用支持子层（aps）提供的服务。aps通过网络层和安全服务提供层与端点相接，并为数据传送、安全和绑定提供服务，因此能够适配不同但兼容的设备，比如带灯的开关。
aps使用网络层（nwk）提供的服务。nwk负责设备到设备的通信，并负责网络中设备初始化所包含的活动、消息路由和网络发现。应用层可以通过zigbee设备对象（zd0）对网络层参数进行配置和访问。
802.15.4 mac层 ieee 802.15.4标准为低速率无线个人域网（lr-wpan）定义了osi模型开始的两层。phy层定义了无线射频应该具备的特征，它支持二种不同的射频信号，分别位于2450mhz波段和868/915mhz波段。2450mhz波段射频可以提供250kbps的数据速率和16个不同的信道。868 /915mhz波段中，868mhz支持1个数据速率为20kbps的信道，915mhz支持10个数据速率为40kbps的信道。
mac层负责相邻设备间的单跳数据通信。它负责建立与网络的同步，支持关联和去关联以及mac层安全：它能提供二个设备之间的可靠链接。
关于服务接入点 zigbee堆栈的不同层与802.15.4 mac通过服务接入点（sap）进行通信。sap是某一特定层提供的服务与上层之间的接口。
图2：由模板定义好的设备描述。
zigbee堆栈的大多数层有两个接口：数据实体接口和管理实体接口。数据实体接口的目标是向上层提供所需的常规数据服务。管理实体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。
zigbee的安全性 安全机制由安全服务提供层提供。然而值得注意的是，系统的整体安全性是在模板级定义的，这意味着模板应该定义某一特定网络中应该实现何种类型的安全。
每一层（mac、网络或应用层）都能被保护，为了降低存储要求，它们可以分享安全钥匙。ssp是通过zd0进行初始化和配置的，要求实现高级加密标准（aes）。zigbee规范定义了信任中心的用途。信任中心是在网络中分配安全钥匙的一种令人信任的设备。
zigbee堆栈容量和zigbee设备 根据zigbee堆栈规定的所有功能和支持，我们很容易推测zigbee堆栈实现需要用到设备中的大量存储器资源。
不过zigbee规范定义了三种类型的设备，每种都有自己的功能要求：zigbee协调器是启动和配置网络的一种设备。协调器可以保持间接寻址用的绑定表格，支持关联，同时还能设计信任中心和执行其它活动。一个zigbee网络只允许有一个zigbee协调器。
zigbee路由器是一种支持关联的设备，能够将消息转发到其它设备。zigbee网格或树型网络可以有多个zigbee路由器。zigbee星型网络不支持zigbee路由器。
zigbee端终设备可以执行它的相关功能，并使用zigbee网络到达其它需要与其通信的设备。它的存储器容量要求最少。
然而需要特别注意的是，网络的特定架构会戏剧性地影响设备所需的资源。nwk支持的网络拓扑有星型、树型和网格型。在这几种网络拓扑中，星型网络对资源的要求最低。
本文小结 zigbee堆栈应该可以提供zigbee规范要求的所有功能，因此制造商的重点工作是开发实际的应用。为了更加容易实现，如果制造商使用某种公共模板，那么可用大多数现成的配置。如果没有合适的公共模板，则可以充分利用其它模板已经做过的工作创建自己的模板。
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图1：zigbee堆栈架构。
zigbee堆栈是在ieee 802.15.4标准基础上建立的，定义了协议的mac和phy层。zigbee设备应该包括ieee802.15.4（该标准定义了rf射频以及与相邻设备之间的通信）的phy和mac层，以及zigbee堆栈层：网络层（nwk）、应用层和安全服务提供层。图1给出了这些组件的概况。
zigbee堆栈层 每个zigbee设备都与一个特定模板有关，可能是公共模板或私有模板。这些模板定义了设备的应用环境、设备类型以及用于设备间通信的簇。公共模板可以确保不同供应商的设备在相同应用领域中的互操作性。
设备是由模板定义的，并以应用对象（application objects）的形式实现（见图）。每个应用对象通过一个端点连接到zigbee堆栈的余下部分，它们都是器件中可寻址的组件。
从应用角度看，通信的本质就是端点到端点的连接（例如，一个带开关组件的设备与带一个或多个灯组件的远端设备进行通信，目的是将这些灯点亮）。
端点之间的通信是通过称之为簇的数据结构实现的。这些簇是应用对象之间共享信息所需的全部属性的容器，在特殊应用中使用的簇在模板中有定义。图2就是设备及其接口的一个例子：
每个接口都能接收（用于输入）或发送（用于输出）簇格式的数据。一共有二个特殊的端点，即端点0和端点255。端点0用于整个zigbee设备的配置和管理。应用程序可以通过端点0与zigbee堆栈的其它层通信，从而实现对这些层的初始化和配置。附属在端点0的对象被称为zigbee设备对象 （zd0）。端点255用于向所有端点的广播。端点241到254是保留端点。
所有端点都使用应用支持子层（aps）提供的服务。aps通过网络层和安全服务提供层与端点相接，并为数据传送、安全和绑定提供服务，因此能够适配不同但兼容的设备，比如带灯的开关。
aps使用网络层（nwk）提供的服务。nwk负责设备到设备的通信，并负责网络中设备初始化所包含的活动、消息路由和网络发现。应用层可以通过zigbee设备对象（zd0）对网络层参数进行配置和访问。
802.15.4 mac层 ieee 802.15.4标准为低速率无线个人域网（lr-wpan）定义了osi模型开始的两层。phy层定义了无线射频应该具备的特征，它支持二种不同的射频信号，分别位于2450mhz波段和868/915mhz波段。2450mhz波段射频可以提供250kbps的数据速率和16个不同的信道。868 /915mhz波段中，868mhz支持1个数据速率为20kbps的信道，915mhz支持10个数据速率为40kbps的信道。
mac层负责相邻设备间的单跳数据通信。它负责建立与网络的同步，支持关联和去关联以及mac层安全：它能提供二个设备之间的可靠链接。
关于服务接入点 zigbee堆栈的不同层与802.15.4 mac通过服务接入点（sap）进行通信。sap是某一特定层提供的服务与上层之间的接口。
图2：由模板定义好的设备描述。
zigbee堆栈的大多数层有两个接口：数据实体接口和管理实体接口。数据实体接口的目标是向上层提供所需的常规数据服务。管理实体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。
zigbee的安全性 安全机制由安全服务提供层提供。然而值得注意的是，系统的整体安全性是在模板级定义的，这意味着模板应该定义某一特定网络中应该实现何种类型的安全。
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