Zigbee 堆疊架構

Zigbee 網路訊協定技術是在 IEEE 802.15.4 標準基礎上設計的，IEEE 802.15.4 標 準定義了 RF（Radio Frequency）射頻及與相鄰設備之間的通訊，其 Zigbee 堆疊底層 採用了 IEEE 802.15.4 作為底層的實體層（PHY）和媒體存取層層（MAC）。ZigBee Alliance[15]所訂定的堆疊架構如圖 2.5 所示，包含有網路層（Network Layer, NWK）

以及由數個框架（Framework）所組成的應用層（Application Layer, APL），當中包含 了應用支援附屬層（Application Support Sub-Layer, APS）、應用框架層（Application Framework, AF）、ZigBee 裝置物件（ZigBee Device Objects, ZDO）與製造廠商定義 之應用物件（Application Objects）及安全服務提供之運用。

圖 2.5 Zigbee 通訊協定推疊架構圖[15]

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其 Zigbee 通訊協定堆疊架構中，網路層（Network Layer, NWK）主要負責 OSI 的網路層工作，使用 IEEE 802.15.4 MAC 所提供的服務來完成此項工作，提供資料的 收送與管理兩種服務以予上層呼叫所使用。

 網路層（NWK）

負責加入或離開網路、封包做加密的安全機制、傳送封包路由至節點裝置，同時 搜尋與建立由所偵測到的節點裝置路徑，儲存和管理周遭節點資訊，並且 Zigbee 網路協調者（Coordinator）裝置上的 Zigbee NWK 層必頇負責搜尋建立新網路，

給予新加入連線之結點裝置網路位址。

Zigbee 應用層（Application Layer, ALP）主要由四個附屬層所組合而成，包含有 應用支援附屬層（Application Support Sub-Layer, APS）、應用框架層（Application Framework, AF）、ZigBee 裝置物件層（ZigBee Device Objects, ZDO）、以及製造廠商 定義之應用物件（Application Object）。

 應用支援附屬層（APS）

負責最上層應用框架層（AF）與下層網路層（NWK）之間的溝通協調介面。

透過 NLDE-SAP 介面功能，APS 能向下傳遞或是接收資料給 NWK，透過 APSDE-SAP 與 APSME-SAP 介面能分別將資料及控制命令傳送給 ZDO 與應用 物件。其 APS 主要負責工作包含如下〆

 建立與維護將兩網路節點裝置所需服務配對表，也就是將裝置連線在一起的 能力。

 在裝置節點配對成功後，並將裝置間的訊息傳遞。

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 定義群組網路位址（Group Address），針對群組訊息進行過濾或移除。

 對應位址（Address Mapping），將裝置之 64 bit IEEE 位址與 16 bit NWK 縮 短網路位址做對照。

 應用框架層（AF）

Zigbee 網路將 AF 視為一帄台，負責管理應用物件，目前定義編號 1~240 的物件共 240 個，編號 241~254 則是保留給未來使用，其編號 0 為 Zigbee 裝置 物件（ZDO）所使用，另外，編號 255 則是給予其他介面使用。在 AF 層中，製 造商定義之應用物件會透過 APSDE-SAP 介面傳送與接收資料。

 ZigBee 裝置物件層（ZDO）

ZDO 定義了物件中分別不同類別之功能，為應用物件（Application Object）、 裝置類別規範（Device Profile）與應用支援附屬層（APS）三者之間傳遞資料的 介面。其主要涵蓋功能如下〆

 定義節點裝置在網路中所扮演之角色，以作為啟動本身裝置擔任何種網路角 色，如協調者（Coordinator）、路由器（Router）或者裝置節點（End Device）。

 起始網路連線之建立配對（Binding）應用層所需的資訊，應予發送或回覆 之要求。

 在網路節點裝置間建立安全加密之連線。

 負責搜尋網路上之其他網路裝置，及提供應用程式服務。

當此節點裝置扮演的角色為協調者（Coordinator）時，此時網路層（NWK）需 要負責額外的工作，頇發起、並設定個人區域網路（PAN）的各項網路參數、分配給

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域加入此網路的結點裝置網路位址。