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第六节 局域网参考模型及IEEE802标准
5.6.1局域网的参考模型
&& 局域网体系结构：――与OSI体系结构是有差异的!
&& 物理层：用以传输出比特流并确定物理层有关特性。
&& 数据链路层：数据以帧为单位传送，由于要解决介质访问控制问题又分为两个子层。
&& 介质访问控制MAC子层：主要功能是帧的封装和拆封、物理介质传输差错 的检测、寻址、实现介质访问控制协议；
&& 逻辑链路控制LLC子层：主要功能是连接管理(建立和释放连接)、与高层的接口、帧的可靠、按序传输及流量控制。
&& 网络层：由于一般共享信道局域网没有路径选择问题，可以不设，但将属网络层功能的通过访问点支持同多个站点的通信，交由数据链路层完成。
5.6.2IEEE802标准
&& IEEE802委员会制定了如下标准：
&& IEEE802.1：体系结构、网络互联和网络管理，水平部分涉及网络互联，垂直部分为综述文件，涉及各层；
&& IEEE802.3：CSMA／CD访问控制方法和物理层技术规范；
&& IEEE802.4：令牌总线访问控制方法和物理层技术规范；
&& IEEE802.5：令牌环介质访问控制方法和物理层技术规范；
&& IEEE802.6：城域网访问控制方法和物理层技术规范；
&& IEEE802.7：宽带技术；
&& IEEE802.8：光纤技术；
&& IEEE802.11：无线局域网的协议标准（IEEE802.9、10，略）。
IEEE802数据链路层帧格式：由数据域和控制域组成。
&& LLC帧：格式与局域网种类无关，LLC子层将高层PDU包作为LLC帧的数据字段，
&& 加上源服务访问点和目的服务访问点及控制信息封成LLC帧，然后再嵌入到
&& MAC帧：MAC子层把LLC帧作为MAC帧的数据字段，加上源地址SA、目的地址DA、
&& 帧校验序列及控制信息封装成MAC帧，然后再交级物理层经适当编码，以比特
&& 流在介质上传输。
&& 图中有三种MAC帧：CSMA/CD帧、令牌总线帧和令牌环帧。
&& LLC子层可以为多个进程提供服务，用DSAP和SSAP来标识不同的用户进程。
&& LLC子层DSAP的最低位：I/G位，该位取0时为I代表单个的，其后面的7个比& 特表示单个目的服务访问点。
&& LLC子层SSAP的最低位：C/R位为0表示命令帧，为1表示响应帧，其余7位表示源服务访问点。
&& LLC帧的控制字段与HDLC相似。
5.6.3逻辑链路控制子层
&& 1.功能特点及服务访问点LLCSAP
&& LLC子层的功能：完成OSI数据链路层的功能，如帧的封装、差错控制、流量控制等，以及部分网络层的功能，如提供数据报、虚电路和多路复用等功能。
&& LAN的多路复用：一对站点的多个高层进程之间可以通信。
&& 虚电路和多路复用，可通过服务访问点（SAP）实现。
LLC子层提供的服务和服务原语
&& LLC子层提供三种服务类型：
&& ①操作类型1：不确认的无连接服务（是一种数据报服务，端―端的流量控制和差错控制由高层协议提供；
&& ②操作类型2：面向连接的服务（是一种虚电路服务，连接在LSAP之间进行，具有差错控制、流量控制和按
序传输的能力）；
&& ③操作类型3：带确认的无连接服务。
&& 由于局域网通信误码率较低，LLC子层多采用操作类型1不确认无连接服务。
&&& LLC帧格式与HDLC的类似，控制字段提供了实现协议所需的要素,将帧分为三类。
5.6.4介质访问控制MAC子层
&& 1.MAC子层的主要功能：完成MAC帧的封装、解封和介质访问控制。
&& 2.MAC子层的地址表示问题：
&& 地址字段的位数：一种是6个字节长，用于表示全局地址，也可以表示局域地址；
&& 另一种是2字节长，用于表示局域地址。
&& 全局地址：世界上所有局域网的所有站点都有不同的地址。
&& 保证全局地址的唯一性：网卡的生产厂家由IEEE权威机构分配前三个字节，后三个字节由厂家自行分配。
&& 局部地址：由LAN的制造者规定和管理。
&& 地址字段的倒数第2位：G/L位，为1时，为全局地址；为0时，为局部地址。
&& 地址字段的最低位：为0时，表示一个单个站地址；为l时，表示组地址，组地址又分多站地址和广播地址，全“l”表示广播地址。基于IEEE 802.15.4/ZigBee标准的WSN解析方案
> 基于IEEE 802.15.4/ZigBee标准的WSN解析方案
基于IEEE 802.15.4/ZigBee标准的WSN解析方案
引言本文引用地址：以传感器和自组织网络为代表的无线应用并不需要较高的传输带宽，但却要求具有较低的传输延时和极低的功率消耗，使用户能拥有较长的电池寿命和较多的器件阵列。802.15.4/ZigBee把低功耗、低成本作为主要目标，为传感器网络提供了互连互通的平台。目前该技术的无线传感器网络的研究和开发得到越来越多的关注。简介802.15.4规范是一种经济、高效、低数据速率(250kbps)、工作在2.4GHz和868/928MHz的无线技术，网络层以上协议由ZigBee联盟制定，802.15.4负责物理层和链路层。完整的ZigBee协议套件由高层应用规范、应用会聚层、网络层、以及数据链路层和物理层组成。协议栈结构如图1所示。图1 ZigBee协议栈结构物理层物理层采用DSSS(Direct Sequence Spread Spectrum，直接序列扩频)技术，可提供27个信道用于数据收发。IEEE802.15.4 定义了2.4GHz频段和868/915MHz频段两种物理层。物理层的主要功能包括：激活和休眠射频收发器，信道能量检测，信道接收数据包的链路质量指示，空闲信道评估，收发数据。数据链路层IEEE802系列标准把数据链路层分为媒质接入层MAC和逻辑链路控制层LLC。IEEE802.15.4的MAC子层支持多种LLC标准。MAC子层使用物理层提供的服务实现设备之间的数据帧传输;而LLC子层在MAC子层的基础上，给设备提供面向连接和无连接的服务。MAC子层功能具体包括：协调器产生并发送信标帧，普通设备根据协调器的信标帧与协调器同步;支持PAN网络的关联和取消关联;支持无线信道的通信安全;使用CSMA-CA机制;支持保护时隙(GTS)机制;支持不同设备的MAC层之间的可靠传输。LLC子层功能包括：传输可靠性保障和控制;数据包的分段与重组;数据包的顺序传输。传感器的显著优势IEEE 802.15.4标准，可在数千个微小的传感器之间实现相互协调通信。另外，采用接力的方式通过无线电波将数据从一个传感器传到另一个传感器，可使得通信效率非常高。 一般而言，随着通信距离的增大，设备的复杂度、功耗以及系统成本都在增加。相对于现有的各种无线通信技术，ZigBee技术的低功耗、低速率是最适合作为传感器网络的标准。ZigBee技术适合于承载数据流量较小的业务，特别是传感器网络。低功耗、低成本在ZigBee的传感器网络中，可以由全功能设备作为Sink节点，终端节点一般使用削减功能设备来降低系统成本和功耗，提高电池使用寿命。大容量、短时延单个网络中可容纳更高密度的节点。一个ZigBee网络可以容纳最多254个从设备和1个主设备，一个区域可以有100个ZigBee网络同时存在，特别地能满足大规模传感器阵列的要求。协议简单、高安全性ZigBee协议栈长度平均只有Bluetooth或其他IEEE 802.11的1/4，这种简化对低成本、可交互性和可维护性非常重要。ZigBee 技术提供了数据完整性检查和鉴权功能，提供了三级安全模式,可灵活确定其安全属性，网络安全能够得到有效的保障。基于IEEE/ZigBee传感器节点的设计传感器节点的硬件参考模型无线传感器网络微型节点一般由传感器模块、数据处理模块、数据传输模块和电源管理模块四部分组成。传感器模块负责采集监视区域的信息并完成数据转换，采集的信息可以包含温度、湿度、光强度、加速度和大气压力等;数据处理模块负责控制整个节点的处理操作、路由协议、同步定位、功耗管理以及任务管理等;数据通信模块负责与其他节点进行无线通信，交换控制消息和收发采集数据;电源管理模块选通所用到的传感器，节点电源由两节1.5V碱性电池组成，今后将采用微型纽扣电池，以进一步减小体积。本文设计的传感器节点实现机理是以IEEE/ZigBee 传输模块代替传统的串行通信模块，将采集到的信息数据以无线方式发送出去。该节点同样包IEEE/ZigBee无线通信模块、微控制器模块、传感器模块及接口、直流电源模块以及外部存储器等。传感器节点的各模块器件选择随着IEEE/ZigBee标准的发布，世界各大无线芯片厂商陆续推出了支持该标准的无线收发芯片。这些芯片大都集成了该标准的物理层功能，可作为传感器节点的通信模块。采用微控制器作为处理模块实现MAC层功能。&无线收发芯片选择无线收发芯片的选择主要考虑以下因素：① 频段：IEEE 802.14.5定义了两种工作频率。一般来讲，高频率能提供高的数据传输速率，但对天线要求较高，高速率也意味着需要耗费更多的能量。各国对无线电产品都有严格的管理和监督，根据国内无线频谱管理相关规定，只能选择工作在2.4GHz频段的器件。② 调制方式：无线传感网络规模大、密度高和带宽窄的特点使得其存在严重的内部通信干扰。因此需要实现简单、抗干扰能力强、功耗低且成本低廉的调制和扩频机制。目前广泛应用的包括FSK和OQPSK两种。其中FSK具有设备简单、调制和解调方便等优点，并且具有较好的抗多径时延性能。③ 睡眠电流与唤醒时间：传感器通常处于睡眠状态，睡眠唤醒时间以及睡眠电流都是必须考虑的指标。表1列出了几种常见收发芯片的主要指标。综合考虑以上因素，适合在国内使用的射频芯片是工作在2.4GHz频段的CC2420和CC2430。
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在IEEE802参考模型中，数据链路层分为___________子层与LLC子层。
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在IEEE802参考模型中，数据链路层分为___________子层与LLC子层。
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