原创 IEEE802.15.4学习笔记

super frame:由16个时间槽组成,第一个时间槽是beacon frame,super frame 由coordinator发送. 在没有使用GTS(guaranteed time slot 保障时间槽)的情况下, 所有设备访问coordinator必须在CAP(contention access period竞争访问周期)时间段内完成,也就是说在收到第一个beacon后开始竞争访问,在收到下一个beacon前完成. 如果访问设备是低响应或者是需要特殊数据带宽的时候, coordinator将会在CAP里分配一定比例的时间出来, 这段时间就是GTS. GTS组成了CFP(contention free period竞争释放周期?), 在CFP这段时间内所有的竞争访问都将结束. 也就是说当超帧使用了GTS时, super frame会由两个部分组成一个CAP一个CFP, 当设备收到beacon后开始竞争访问coordinator, 竞争必须在CFP开始前结束, CFP必须在下一个beacon开始前结束.

三种数据传送方式
1. 向coordinator发送数据:
1-1. 在使用beacon时设备向coordinator发送数据:
    a. coordinator周期性发送beacon帧.
    b. 设备监听网络寻找beacon帧, 当设备找到beacon帧后, 便与coordinator的super frame同步.
    c. 设备向coordintor发送数据.
    d. coordinator正确收到数据后向设备发送一个ACK, 表示数据已经接收.
   
1-2. 在不使用beacon时设备向coordinator发送数据:
    a. 设备直接向coordinator发送数据.
    b. coordinator收到数据后向设备发送一个响应信号, 表示数据已经接收.

2. coordinator向设备发送数据:  
2-1. coordinator向设备发送数据(beacon enable):
    a. coordinator广播beacon帧.
    b. 设备收到beacon后向coordinator发送data request请求coordinator发送数据.
    c. coordinator收到请求后向设备发出响应信号.
    d. 开始传送数据.
    e. 设备收到数据后向coordinator发送响应信号, 表示数据已接收.
   
2-2. coordinator向设备发送数据(nonbeacon enable):
    a. 设备向coordinator发送data request请求coordinator发送数据.
    b. coordinator收到请求后向设备发出响应信号.
    c. 开始传送数据.
    d. 设备收到数据后向coordinator发送响应信号, 表示数据已接收.

3. 点对点数据传送:

unslotted CSMA-CA在nonbeacon-enable network中使用.
    a. 当设备要发送数据或者命令时, 首先等待一段随机时间.
    b. 如果发现频道空闲,设备将发送数据.
    c. 如果频道忙, 设备会再等待一段随机时间, 然后再次检查频道是否空闲, 如果空闲则发送数据.
   
slotted CSMA-CA在beacon-enable network中使用. 由于beacon-enable network基于固定时槽, 所以设备等待时间不是随机的, 而是基于时间槽来定的, 这是两种CSMA-CA不同的地方.
    a. 当设备要发送数据或者命令时, 它首先定位在CAP中的一个时间槽上.
    b. 然后等待随机个时槽.
    c. 如果等待结束频道依然忙, 那么它会再此等待随机个时槽.
    d. 如果频道空闲, 设备将在下个时槽时开始发送数据.
   
ACK frame与beacon frame不使用CSMA-CA方式发送.

安全方面, 提供了访问控(access control), 数据加密(data encrytion), 帧的完整性(frame integrity), 队列新鲜性(Sequenctial freshness)等安全措施.

访问控制(access control):
    设备会维护一张ACL(access contrl list)表, 表中存着设备愿意与之进行通信的其他设备信息. 设备只会接收存在这张表里的设备发过来的数据, 注意只是接收数据.

数据加密(data encrytion):
    数据使用对称密码加密, 只有持有密钥的设备才能解读数据. 密钥可以备一个组的设备共同持有或者点对点的两个设备持有.
   
帧的完整性(frame integrity):
    (temp)   
   
队列新鲜性(Sequenctial freshness):
    每收到一个帧后, 会将这个帧的freshness value与上一个帧的freshness value进行对比, 如果当前freshness value值比前一此的freshness value值新则通过检查, 并且更新freshness value. 如果freshness value值比前一个freshness value旧或者一样, 则检查失败.
    这个检查是保证接收的数据一直比上一次接收的数据新的检查.
   
原语类型(primitive)
    Request: 由上层传给当前层, 表示请求某个服务.
    Indication: 由当前层传给更高一层, 当前层的事件, 这个事件可能是当前层内部事件或者是远程传过来的事件.
    Response: 由更高层传给当前层, 是响应由Indication引发的过程.
    Confirm: 由当前层传给更高层, 返回Request引发事件的结果.