通信标准与规范精选(五篇)
发布时间：2023-10-11 15:53:49
序言：作为思想的载体和知识的探索者，写作是一种独特的艺术，我们为您准备了不同风格的5篇通信标准与规范，期待它们能激发您的灵感。
篇1
引言
电力通信是保障电网安全生产、优质运行的重要支撑，电力通信网建设水平关系到电网坚强智能。在智能电网和能源互联网“两化融合”大力推进的形势下，电力通信作为推动电力企业集约化经营与精细化管理的重要基础，迎来新的机遇和挑战。电力系统信息化、数字化、自动化、互动化建设，将实现在发电、输电、变电、配电、用电和调度等各个环节的数据采集数字化、生产过程自动化、业务处理互动化、经营管理信息化、战略决策科学化，开创电力智能化新时代。
1、电力系统通信标准现状
我国电力通信技术标准体系起步于20世纪90年代左右，是随着电力企业的整顿、安全文明生产达标、创一流活动的开展而进行，特别是在创一流的时候对通信等技术标准有了一个明确的要求，从此电力通信的技术标准逐渐在电力企业当中逐步推广实施，在电力通信技术的发展中发挥着至关重要的作用。相关技术标准也从较为单一的通信电缆和电力线载波通信技术标准到包含光纤、数字微波、卫星等多种通信手段并用，从局部点线通信方式到覆盖全国的干线通信网和以程控交换为主的全国电话网、移动电话网、数字数据网相关标准。
2电力通信标准体系方案研究
2.1设计目标
紧密结合电力行业和通信技术发展趋势，建立电力通信技术标准体系框架和顶层设计，适时组建相关标委会或工作组，为电力行业通信领域发展提供技术支持；依据电网发展方向和工作重点，持续推进重点领域和重点标准突破，提高标准水平；通过政策引导和市场推动加强标准宣贯，为电力通信领域发展提供标准化技术支撑。
2.2设计要求
电力通信标准体系应服务于电力行业发展需求、突出电力行业特色，除了具有标准体系的继承性、完整性、先进性、可操作性等基本要求外，还需考虑以下要求：（1）覆盖广泛。电力通信标准体系构建是一个综合化的过程，覆盖电力通信全过程，需要满足电力行业各专业的通信需求，这是由电力通信服务于电力生产的本质所决定的。此外，电力通信网络自身的网络规划、建设、运维与管理等工作也是电力通信标准体系中的重要组成部分。因此电力通信标准体系需要兼顾各环节、各类业务类型的需求，形成最佳的体系方案，使每个环节、每类业务的需求都能够在标准体系中得到充分体现。（2）协调推进。电力通信标准体系虽然涉及领域广泛，但作为体系而言，其功能更强调并反映出整体性。电力通信标准体系内各个具体通信标准的功能是相互协调、衔接的，不协调之处应及时调整，以利于功能互补，形成合力，共同推进电力通信领域乃至电力行业的全面发展。
2.3设计特征
电力通信标准体系旨在加强科学管理、提高规划效率、促进通信网安全稳定、推进电力通信领域标准化工作，需具备以下特征：（1）充分考虑国行标体系要求，与现有的电力标准体系和信息通信标准体系具有良好的集成性。已有的通信标准分散于其他标准体系的不同分支中，该标准体系能够与其他的标准体系进行匹配，便于标准的管理与应用。（2）根据电力通信业务流程进行分类，便于电力通信专业理解和使用。各个标准子系统有利于在本专业内实行有序化管理，利于各企业采用标准来规范各区域电力通信网络的规划建设、运维管理，有利于网络资源的合理有效配置以及规范化操作，从而减少重复性、不必要的技术浪费，从整体上提高电力通信网络的建设运维水平。（3）借鉴国际通信标准研究成果，重点开展电力通信需求研究。电力通信标准体系中的通用技术标准将引用国际通信标准组织的研究成果，重点开展电力通信网络规划、建设、运行中的技术研究，进一步降低技术风险，突出重点方向。
3、标准体系发展方向
3.1实时可靠
特高压、大电网的建设，对驾驭大电网安全、稳定、经济运行的能力提出了更高的要求，“电网运行分析在线化、动态化、全过程化，电网调度智能化，电网运行管理精益化，主备调运行一体化”，需要电力通信网提供更可靠、更优质的服务。
3.2灵活泛在
（1）在能源开发方式变革方面。未来电力系统的一次能源将转变为以风能、太阳能等可再生能源为主的能源开发方式，家庭、楼宇、工厂中的分布式可再生能源成为重要的能源供给方式。能源开发方式的变革，对电网的可再生能源消纳能力提出了更高要求，覆盖更广泛的通信网络、面向复杂负荷预测的分析能力，是支持能源开发方式变革的必不可少信息通信环节。（2）在能源配置方式变革方面。未来电力系统的生产方式，从发、用分开的长距离电能配置方式，转变为电能大规模输送和就地平衡相结合的电能配置模式，电网调度将向配用电侧延伸，为用户侧电源及就地消纳提供管控支持。能源配置方式的变革要求电网信息通信需要完善用户侧的接入与终端间信息交互能力，加强通信的实时性，在电网全面数据采集、分析的支持下，实现基于数据驱动的更加精确的电网调度新模式。（3）在能源消费变革方面。未来电力系统将彻底改变电网电能转售的盈利模式，电网成为开放的能源配置和交易平台，丰富多彩的能源交易业务在该平台上得以实现。电网信息通信需要对未来更加广泛、实时的双向电能计量提供支持，同时，必须依托电网信息能力，构建能源交易平台，为能源交易各参与方提供开放、公平的交易环境，在此基础上，海量的用电、交易数据将成为电网宝贵的资产，对数据的挖掘、分析和利用，将成为营销场景中的最重要的业务，形成不可估量的价值。
结语
电力通信标准化工作对于支撑电力行业可靠、安全、优质、智能发展具有战略意义。
篇2
作为智能ODN产品通信标准制定的参与者，江苏亨通光网科技有限公司产品线高级工程师雷非日前在接受《通信产业报》（网）记者独家专访时表示，智能ODN通信标准已经陆续确定下来了，其中设备类的三个标准已经；接口类的六个标准中已有五个通过审查，待。
然而，据了解，接口类仍有一个通信标准尚未通过审查，有待标准制定和评审部门进一步讨论。
技术方案难分高下
尚未审查通过的这条通信标准是接口类六大标准之一，主要规定了光纤活动连接器上的智能标签与插座之间的接口标准。据介绍，该标准候选方案主要有两个，分别是插头簧片方案和插头金手指方案，它们的优劣势正好形成互补，势均力敌，但是又不能相互兼容，使得标准制定和评审专家组分歧严重，至今未能形成统一意见。
另外，在接口协议方面也存在争议。华为、中兴等厂商主推的1-wire接口标签的接口触点只有两个，而亨通等厂商主推的I2C接口标签的接口触点有四个。
雷非指出，华为方案的优势在于接口触点少，可靠性高，但是该方案所使用的芯片目前全球仅有一家供应商，产量低、成本高，市场吸引力有限；而亨通方案所使用的芯片供应商较多，成本不到前者的1/4，而且随着工艺进步，未来还有更大的下降空间。
事实上，目前制约智能ODN产业发展的重要原因之一就是成本过高，如果能够有效降低成本，对智能ODN产品的推广是非常有利的。然而从目前国内智能ODN产业发展来看，尽管产业链希望能够制定出统一的通信标准，但是由于目前智能ODN厂商众多，制作方法各异，且均投入了大量资金，因而都希望自己的方案成为通信标准。不过从目前几大主流方案来看，并没有哪一个方案具有绝对优势能脱颖而出，从而导致通信标准迟迟无法最终确定。
在雷非看来，标准制定初期不需要设置更多限制，应给予几大方案平等竞争的机会，最终由市场决定孰优孰劣。
其实，在通信行业，统一标准下存在多技术方案的案例屡见不鲜。例如，4G通信标准就包括TD-LTE、LTE FDD等多个标准制式。
亨通智能ODN进行时
通信标准不能落地，对国内智能ODN产业的发展会产生很大影响。雷非表示，原则上各运营商招标都需要一个技术规范，厂商可以根据运营商的规范生产供货，但是厂商还是希望有一个统一的行业标准来指导生产。
目前，国内ODN产业基本形成两大阵营，分别是以华为、中兴为代表的大型设备商，以及以亨通为代表的线缆厂商，其中以华为的技术实力最为强大。在这一背景下，作为该行业的新兵，亨通没有选择与华为正面竞争，而是主推成本较低的I2C接口标签。而且值得注意的是，在采用该方案的同时，亨通的智能ODN产品还采用了集中控制方案这一设备架构体系。雷非表示，该方案具有结构简单、成本低、功耗低等特点，在行业内同样具备很强的竞争力。
目前，亨通正在全力研发自有的智能ODN产品。据介绍，该产品由设备、网络管理服务器、智能终端三部分组成，其中设备分成三类，分别是智能光配线架、智能光缆交接箱和智能光缆分纤箱。目前，该产品的硬件部分已经研发完毕，亨通正在研发其软件部分，预计2015年年底开发完毕。
智能ODN市场需要培育
近两年来，中国宽带发展如火如荼，国内智能ODN产业也一直在进步，但是由于成本过高，并没有得到运营商大规模部署。事实上，国内三大运营商对智能ODN的态度始终没有同步。
据了解，中国电信对智能ODN一直持观望态度，因为中国电信现网建设起步较早，运维管理流程较为完善，但是现网光纤基础设施存量大，智能化改造成本较高。
中国移动则是智能ODN积极响应者。据悉，随着大规模光网络建设，中国移动在今年年初规划全年ODN网络建设中有1/3采用智能ODN设备，而且起标已经全部完成，部分地方子公司已经进行了设备招标，然而从目前发展来看，仍没有大规模部署智能ODN。
中国联通对智能ODN的态度一直比较暧昧。尽管现在已经开始起标，进行了网络测试，但是由于智能ODN成本过高，中国联通也没有实现大规模部署，不过明年会有FTTH方面的大规模投资，而ODN则是FTTH中的基础设备之一。
篇3
当然，它的前提是，只讨论大国技术的抉择，不涉及行业管理与政策制度。
1999年，经过投票推选，原中国邮电部代表中国政府，向国际电信联盟（ITU）提出的TD-SCDMA正式成为第三代国际通信标准。
TD-SCDMA纯属技术名词，但在草拟人李世鹤（原邮电部科学技术研究院副院长，大唐电信集团首席科学家）在美国向周寰（原邮电部科技司司长，后调任大唐电信集团董事长）介绍时，它被赋予了另外一个涵义：超越（Super）CDMA。
CDMA也是国际第三代通信标准，这个由高通公司提出的技术规范，是到目前为止，全球通信行业唯一一个由公司技术，越过了企业标准、行业标准、国家标准，直接一步上升为国际标准的技术规范。
CDMA给高通公司带来的成功，一直延续到今天。但在4G时代，CDMA将退出主流市场。尽管从CDMA技术向LTE FDD仍然存在平滑演进途径，但最佳的平滑演进技术，仍然属于WCDMA—由欧洲阵营主导的3G标准。
TD-SCDMA的起步较晚，是无法回避的事实。WCDMA的早期性研究，从1988年就开始了；而CDMA更是起源于第二次世界大战，高通公司将其引入蜂窝通信技术领域，并早在1995年就实现商用组网。而TD-SCDMA真正意义上的规范起草是在1998年，第一个试验网组建则已经是2005年了，还只是由高校研究实验室所实施。
起步较晚和产业链的滞后，成为TD-SCDMA被业界诟病的重要原因，中国也为此付出了巨大的代价。即使全球范围内盈利能力最强的中国移动承担其建设和运营，也没有获得足够成功，曾经试图进行的全球化推广，也举步维艰。
但这并不妨碍中国通信业在TDD制式和技术领域内取得成就的决心。
2010年，在确定由TD-SCDMA延续的TD-LTE成为第四代国际标准之后，在3G时代感觉彷徨无依、后退无路的中国移动，选择了大干快上，在4G牌照尚未发放前，就已在全国范围内，建成了通信史上前所未有的大规模的“试验网”：多达20万个基站。
要知道，美国最大的移动通信运营商Verizon，其3G基站总数也只有20万个左右，其4G网络建设号称大手笔，在2013年部署的LTE基站数量，也只有5000个左右。
在这个通信技术标准专利高度分散的时代，通信标准的兴衰，看似已经失去以举国之力支撑其发展的意义。
但事实上，由于电信设备提供商以运营商合同为主要诉求，所以往往正是这种国家主导的机制，成为电信设备市场格局与发展轨迹的决定性因素。
正因如此，我们看到了北电网络的破产，美国朗讯科技被来自欧洲的阿尔卡特合并，北美电信设备商逐渐失去在全球角逐竞技的活力。
同样失去昔日光芒的，还有日本电信设备商们。因为采取和全世界都不一样的3G制式，又缺乏如中国市场这般广阔的容量，使得NEC、富士通、三菱等企业已成往日烟云。
与此同时，来自中国的华为，成为和全球领头羊爱立信一争高下的新贵，而同样来自中国的中兴通讯，也逐步打开了全球化局面。
要知道，包括美国（3.15亿）、法国（6400万）、英国（6300万）、俄罗斯（1.44亿）、日本（1.26亿）、德国（8500万）在内，总共也只有不到8亿人口，而2013年10月底，中国移动电话总用户数已然高达12.16亿（以号码计算）。如此庞大的用户基数，成为中国将TD-LTE这一由中国主导的4G标准打入商业主流，甚至全球主流市场的底气所在。
篇4
关键词 动环；集中；监控；枢纽
中图分类号 TP2 文献标识码 A 文章编号 2095-6363（2017）11-0137-02
1 概述
面对分布各地的核心枢纽机房电源室改为无人值守的实际情况，单纯依靠传统的人工轮巡维护方式已经无法满足高质量维护的需求。通过动力环境监控系统可以及时发现故障，提示维护人员采取必要的措施解决问题，大大提高了维护质量，成为动力维护一种必要而且有效的手段。
针对铁通网络维护集中化工作要求和目前监控手段落后的实际情况，要实现对地市核心通信枢纽机房的动力环境参数进行监控，以实现地市网管由7×24h值守向5×8h值守转变，因此，需要新建枢纽机房集中化动力设备及环境参数的集中监控系统，对各地市的电源引入、电源设备、各机房温湿度环境、各机房配电柜引入、空调、蓄电池组等设备的各种参数进行实时监测，记录和分析相关数据，从而保证网络的安全稳定运行，达到落实质量战略，提升管理水平，促进网络质量提高，支撑网络运行良好的目的。
2 系统组成与范围
一般一个地区建设一个三级网络结构（监控单元SU，区域监控中心SS，地区监控中心SC），河北铁通全省11个地市分公司，共计57个核心枢纽机房需要纳入集中监控系统。监控系统由以下3部分组成如图1所示。
1）接入层部分：每处枢纽楼作为一个或几个监控点，包括实现采样、采集、预处理及接入的设备或器件（包括智能设备接入、非智能设备采集、环境量采集、图像等）。
2）传输层部分：机房（SU）与监控中心（SC或SS）之间的监控系统传输网络必须与业务网络分离，形成独立的监控传输网络。传输网络可灵活采用采用既有IP传输（MPLS VPN）。
3）业务层部分：省中心采用本地网SC，包括监控所需的软硬件，地市监控终端（PC），系统与省监控管理中心（PSC）平台的接口。监控系统内部以及监控系统与监控对象、与其他系统之间接口的定义（A接口、B接口、C接口、D接口）遵循YD/T 1363-2005.1要求。
每个枢纽楼定义为1个或几个监控单元（SU），安装1套或几套采集接入设备和若干传感器、变送器、采集器、f议转换器等，用以实现对电源、空调、环境量等监控对象的数据采集，并向监控对象发出控制命令；1台传输接入设备，用以将采集到的数据通过传输网络上传到监控中心（SC或SS），并接收监控中心发出的命令，传给采集接入设备。在实际应用中，也可将采集接入功能集成于传输接入设备中，或将传输上联功能集成于采集接入设备上。
电源机房要监控全部动力环境参数，电池室、总配室可只监控环境参数，其他机房监控直流电源参数和环境参数。提供GSM短信发送设备，由系统根据告警级别、内容进行自动短信发送。
3 系统性能要求
基站内所有监控系统硬件应能满足下列工作环境要求：工作温度：-10℃～+50℃；相对湿度：0%～95%RH（+20℃）；海拔高度：≤2 000m。
系统遥测精度要求为：直流电压测量相对误差应≤0.5%，蓄电池2V单体电压测量绝对误差应≤5mV，12V单体电池电压测量绝对误差应≤20mV，其他电量测量相对误差应≤2%；非电量测量相对误差应≤5%，其中当被测温度≤20℃时，温度测量绝对误差应≤1℃。
监控系统硬件可靠性指标MTBF应不低于100 000h，MTTR应小于0.5h，整个系统的MTBF应不低于20 000h。
4 告警的处理
处理告警是集中监控的关键环节，处理的快慢直接影响设备安全。当一系列相关联的告警信息同时（或先后）出现时，只显示关键告警信息（父告警，如市电停电），而将其余关联告警信息（子告警，如整流器告警、蓄电池电压低等）进行过滤（不显示或以提示方式显示）；被过滤的告警仍可以被查询、统计，但应作为系统提示性事件处理。当对父告警信息进行确认时，系统能同时对子告警信息进行自动确认；也可选择只确认父告警，或仅对部分子告警进行确认。当父告警恢复后，子告警通常会自动恢复。
根据告警等级和内容设置，当特定告警发生时，系统可自动拨打预设电话（固定电话、手机等均可），播放语音告警信息。支持GSM/CDMA短信告警功能；可按告警等级和内容、按区域及监控局向、按单个特定告警信号等方式配置短信告警；可自定义短信格式、内容；可接收短信回复确认。
此监控项目实现了河北铁通全省枢纽机房动环信息监控集中化，进一步提升河北铁通网络的集中化和专业化管理水平，释放的人力资源，提高运营效率。
参考文献
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[2]中国通信标准化协会.YD/T 1623-2007通信局（站）图像集中监控系统技术要求[S].北京：中国标准出版社，2007.
[3]中国通信标准化协会.YD/T 1051-2010通信局（站）电源系统总技术要求[S].北京：中国标准出版社，2010.
[4]中国通信标准化协会.YD/T 1363-2005.1～4通信局（站）电源、空调及环境集中监控管理系统[S].北京：中国标准出版社，2005.
篇5
关键字:嵌入式;低功耗;网络协议;无线传感器网络
中图分类号:TP212文献标识码:A文章编号:1007-9599 (2010) 09-0000-02
Embedded Low-power Wireless Sensor Network
Yang Yuhong
(Heilongjiang Institute of Architectural Technology,Harbin150000,China)
Abstract:Wireless sensor network is an integration of sensor technology,computer technology and wireless communication technology of the twenty-first century communications network has great value and important research value.Wireless sensor network consists a large number of integrated sensors,data processing unit and the wireless communication module node through self-organization structure,environmental information can be timely and effective manner through the network to transmit to the receiver.As the energy of the node power supply unit with limited and difficult to change,the energy consumption of a wireless sensor network,the core of the problem.There are two ways to solve the problem:One is to increase the energy supply;second is through the low-power design techniques to improve the energy efficiency of the network.However,due to increased energy supply bottlenecks,improve the energy efficiency of the network to extend the network lifetime is the solution to the problem.
Keywords:Embedded;Low-power;Network protocol;Wireless sensor networks
一、研究意义
近年来随着通信技术、嵌入式计算技术、微机电系统技术和传感器技术的飞速发展,具有感知能力、计算能力和通信能力的微型传感器开始出现,这些微型传感器通过组网构成传感器网络。这种传感器网络能够协同实时监测、感知和采集网络分布区域内的各种环境或监测对象的信息,并对这些信息进行处理,获得详尽而准确的信息,传送给需要这些信息的用户。无线传感器网络在环境与军事监控,地震与气候预测、地下、深水以及外层空间探索等许多方面都具有广阔的应用前景。可以说无线传感器网络是信息感知和采集的一场革命,是21世纪最重要的技术之一。
无线传感器网络是当前在国际上备受关注的、涉及多学科高度交叉、知识高度集中的前沿热点研究领域。它综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络以及无线通信技术、分布式信息处理技术等多种技术领域,通过各类集成化的微型传感器对目标信息进行实时监测,通过无线通信方式形成一个多跳的自组织网络系统,目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息,并发送给终端用户。人们可以通过传感器网络直接感知客观世界,从而极大地扩展了现有网络的功能和人类认识世界的能力
二、IEEE802.15.4/ZigBee标准概述
为了满足低功耗、低成本的无线网络的要求,任务就是开发一个低数据速率WPAN(LR-WPAN,Low Rate wireless Personal Area Network)标准。无线传感器网络的应用目标多种多样,这要求IEEE 802.15.4标准要非常灵活,应能够支持个人工作空间中无限多种可能的应用需求。
三、协议架构
ZigBee标准定义了一种网络协议,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。ZigBee协议栈构建在IEEE 802.15.4标准基础之上,IEEE 802.15.4标准定义了物理层(PHY)和媒体访问控制层(MAC),PHY和MAC层定义了射频以及相邻的网络设备之间的通讯标准;ZigBee联盟则定义了ZigBee协议的网络层(NWK)、应用层(APL)和安全服务层的标准。ZigBee协议栈的每层为其上层提供一套服务功能:数据实体提供数据传输服务,管理实体提供其他服务。每个服务实体和上层之间的接口称作“服务访问电(SAP)”,通过SAP交换一组服务原语为上层提供相关的服务功能。
物理层提供两类服务:物理层数据服务和物理层管理服务。PHY层功能包括无线收发信机的开启和关闭、能量检测(ED)、链路质量指示(LQI)、信道评估(CCA)和通过物理媒体收发数据包。
MAC层提供MAC层数据服务和MAC层管理服务,其主要功能包括采用CSMA/CA进行信道访问控制、信标帧发送、同步服务和提供MAC层可靠传输机制。
网络层提供设备加入/退出网络的机制、帧安全机制、路由发现以及维护机制。ZigBee协调器的网络层还负责新网络并为新关联的设备分配地址。
应用层包括应用支持子层(APS)、ZigBe设备对象(ZDO)以及设备商自定义的应用对象。APS子层负责维护绑定列表,根据设备的服务和需求对设备进行匹配,并在绑定的设备之间传递信息。ZDO负责发现网络中的设备并明确其提供的应用服务。
四、MAC层规范
介质访问控制(MAC)层是物理层上面的第一层,因此,MAC协议的性能受到物理层的强烈影响。MAC协议的主要任务是解决无线信道的合理共享,通常要保证某些特定的性能或应用相关的性能得到满足,这包括一些传统的性能准则,例如延迟、吞吐量和公平性等。而对于WSN网络来说,能量消耗问题更为重要。
(一)信道访问机制
1.信道的时段分配。
PAN中的协调器可选用超帧结构来对信道进行划分。超帧通过发送的信标帧来标定,并且一个超帧可分为活动区和非活动区两部分。超帧活动区间由三部分构成:信标、竞争访问机制(CAP)和无竞争周期(CFP)。协调器只在活动区间才和PAN交互信息,而在非活动区间则处于低功耗的睡眠模式。信标帧在时隙0开始时发送,不使用CSMA机制,信标之后就是CAP,如果存在CFP,则CFP紧跟在CAP之后直到活动区间结束。CFP由所分配的GTS构成。除了确认帧和紧跟在数据请求命令确认之后的数据帧外,在CAP内传输所有其他帧都需要采用时隙CSMA-CA机制来访问信道。在CAP内传输数据的设备必须保证其事务(包括接收确认帧)在CAP结束前一个帧间隔(IFS)完成,否则事务就需要推迟到下一个超帧的CAP中处理。MAC命令帧总是在CAP内发送的。
2.CSMA-CA算法。
除了紧随数据请求命令的确认之后能够马上发送的帧,在CAP内发送数据帧和MAC命令帧之前都需要使用CSMA-CA算法来访问信道。信标帧、确认帧和CFP内传输的数据帧不需要使用CSMA-CA算法。
在使用信标的PAN中,MAC层采用时隙型CSMA-CA算法在CAP内传输数据。相反,如果在不使用信标的PAN中,或在使用信标的PAN中无法定位信标,则MAC层采用非时隙CSMA-CA算法。两种形式的CSMA-CA算法的时间计算都以“退避周期”作为时间单位,可以理解位将整个CAP时段离散划分成多个退避周期,然后CSMA-CA里面的所有时间长度都以多少个退避周期来度量。
在时隙CSMA-CA算法中,PAN每个设备退避周期的边界都应该与PAN协调器超帧时隙的边界对齐,即每个设备的第一个退避周期的开始位置总是和信标的开始位置对齐的。使用时隙CSMA-CA算法时,MAC层应保证物理层的所有发送开始于退避周期的边界处;使用非时隙CSMA-CA算法时,PAN中一个设备的退避周期在时间上与任何其他设备的退避周期是不相关的。
为减少冲突以提高整个网络的吞吐量,有两种特殊情况是不采用CSMA-CA算法进行发送的,一是应答帧,另一个是紧接在数据请求帧之后的数据帧。它们可以直接发送。
(二)MAC层帧结构
MAC层帧结构的设计目标是在保持低复杂度的前提下实现在噪声信道上的可靠数据传输。所有的MAC帧由以下三部分组成:
帧头(MHR,MAC header)包括帧控制字段、帧序列号、地址信息域和附加安全头部。
MCPS-SAP支持在两个SSCS实体之间的数据传输。MAC子层的管理服务主要体现在:PAN的建立与维护、关联请求与取消、与协调器的同步、数据的间接传输、GTS的分配与管理、帧安全及安全套件和MAC子层PIB的维护方面。
五、网络层规范
ISO定义的开放式系统互连模型指出网络层:“通过网络连接在两个传输层实体之间提供函数化的和过程化的方法来实现网络服务数据单元的交换,使传输层实体不必考虑路由和交换问题”。网络层控制网络的运作,负责路由数据包,还完成流量控制功能。
(一)网络层帧格式
一个NWK帧(即NPDU)由两个基本部分组成:NWK头和NWK有效负载。NWK头部分包含帧控制、地址和序号信息;NWK有效负载部分包含的信息因帧类型的不同而不同,它是可变长度的。NWK头中的字段按固定的顺序排列,但不是每个NWK帧都包含完整的地址和序号信息字段。
(二)网络层功能实现
ZigBee标准确定了ZigBee网络中的三种设备:ZigBee协调器、ZigBee路由器和ZigBee终端设备。每个网络都必须包括一台ZigBee协调器,负责建立并启动一个网络,其中包括选择合适的射频信道、唯一的网络标识符等一系列操作。ZigBee路由器作为远程设备之间的中继器来进行通信,能够用来拓展网络的范围,负责搜寻网络路径在任意两个设备之间建立端到端的传输。ZigBee终端设备作为网络中的终端节点,负责数据采集。
六、应用层规范简介
ZigBee应用层有三个组成部分:应用支持(APS)子层、ZigBee设备对象(ZDO)和制造商定义的应用对象。APS子层只要负责以下方面:维护绑定表,从而实现两个匹配设备之间的需求和服务,以及在两个绑定的设备之间传输信息。ZDO的主要职能包括定义网络中设备的角色是ZigBee coordinator、ZigBee router还是End device,发现网络中的设备并且判定这些设备提供何种服务,初始化和相应绑定请求,并保证网络设备之间的通信安全。
APS通过ZDO和制造商定义的应用对象所使用的通用服务集在NWK层和APL之间提供了接口,其接口功能是通过ZDO和厂商定义的应用对象都可以使用的一组服务来实现的。该服务由两个实体实现:APS数据实体(APSDE,APS Data Entity)和APS管理实体(APSME,APS Management Entity)。APSDE提供在同一网络中两个和多个设备之间的数据传输服务。
七、小结
在无线传感器网络中,最关键的技术是实现节点间的通信。低成本、低功耗、应用简单的IEEE802.15.4/ZigBee协议的诞生为无线传感器网络及大量基于微控制器的应用提供了互联互通的国际标准,也为这些应用及相关产业的发展提供了一个契机。
参考文献:
[1]史永彬,叶湘滨,刘培亮.无线传感器网络研究现状[J].国外电子测量技术,2005
[2]崔莉,鞠海玲,苗勇.无线传感器网络研究进展[J].计算机研究与发展,2005
[3]陈英,舒坚,陈宇斌.无线传感器网络技术研究[J].传感器与微系统,2007
