IEEE 802.15.4学习笔记（1）

物理层

任务：激活或停用无线收发器、当前频道能量检测、接受信息的连接质量指示、频段选择、数据发送与接受。数据格式如下所示：

能量检测（ED）
检测接受信号的频道带宽、8位符号周期、不涉及识别或解码

连接质量指示（LQI）
收到数据包后，PHY会在PD-DATA中发送PSDU长度，PSDU本身和链路质量。
LQI是使用接收器ED、信噪比估计或这些方法的组合来实现的
其结果在网络或应用层使用、8位符号周期。

空闲信道评估（CCA）
三种模式：大于ED的功率阈值时反馈忙碌；载波监听跳变的信号概率；前两种结合
通过检测信道中功率的信号强弱变化来判断信道是空闲或忙碌

MAC层

任务：PAN的启动、加入、退出、同步，为PAN协调器形成信标帧、同步信标帧、提供PAN协调器的组网和解网、提供安全管理、CSMA/CA机制、使用GTS机制、提供可靠连接

帧结构：
信标帧：实现同步，描述超帧结构，识别各个网络。
数据帧：
确认帧：
命令帧：
传输模式：
直接传输：有数据或命令时直接发送，不进入缓存列表；
间接传输：协调器有数据或命令时，先储存在列表，节点发出请求后再发送；
预留时隙传输：使用GTS时隙传输，用于实时业务；

标时或参数：
PanID：用于标志PAN，一个PAN中所有的节点都是用用一个PANID。0xFFFF表示广播地址。
Shortaddress：16比特，由父节点在子节点加入网络后分配。
Longaddress：64比特，用于唯一标识一个节点。

Beacon模式：
使能模式：
有超帧结构，可实现时间同步、识别PAN、设备通信。
PAN定义信标帧的内容以实现对超帧的控制，以广播形式发送。网络采用时间同步，使用时隙进行同步。
超帧：

超帧以信标帧为开始，信标帧中包含了超帧的持续时间、对时间的分配等信息；
超帧组成为：活跃期（信标帧发送、竞争访问CAP、非竞争访问CFP）和非活跃期；
活跃期被划分为16个等长的时槽slot；
CAP时，设备节点使用时隙CSMA/CA机制完成通信；
CFP时，协调器根据上个超帧期间设备申请GTS情况，对GTS进行分配；
可通过调整CFP,从而动态调整CAP的大小；
一个GTS最少由1个时槽组成，设备的GTS被分配成功时，此申请设备将拥有此GTS内的时槽数目；
GTS传输数据不需要使用CSMA/CA机制接入信道；
参数及参数解释：
Beacon oder——BO:信标级数，决定发送周期；取值0-14，15表示不适用超帧结构；
Beacon interval——BI:发送周期；
$$BI=aBaseSuperFrameDuration?2^{BO}.$$
Superframe order——SO:超帧级数，决定超帧活跃期的持续时间；取值0-14，SO<=BO，SO=BO时表示无非活跃期；
Superframe duration——SD:超帧活跃期持续时间；
$$SD=aBaseSuperFrameDuration?2^{SO}.$$
aBaseSuperframeDuration——常量值，被规定为960 symbols；
注：Symbol是15.4协议中规定的一种时间单位，其在2.4G、915M、868MHZ下的值分别为62.5、40、20，数据速率分别为250kbps、40kbps、20kbps。
帧间间隔时间IFS：MAC层需要一定时间来处理物理层的报文。所以帧间要有一定的间距：AIFS、SIFS、LIFS；
AIFS:当数据帧或命令帧需要ACK进行回应时，ACK需至少延时AIFS后发送。取值为12-32 Symbols；
SIFS:当前一个数据帧或命令帧的长度≤aMAxSIFSFrameSize（18）时，后一帧至少延时SIFS发送。SIFS的典型值为12Symbols；
LIFS:当前一数据帧或命令帧的长度大于aMaxSIFSFrameSize（18）时，后一帧至少延时LIFS发送。LIFS的典型值为40Symbols。

非使能模式：
无超帧结构，只使用非时隙CSMA/CA机制发数据。