(精)无线传感器网络 第6章 传感器网络协议的技术标准.ppt

6.2 IEEE 1451系列标准 IEEE1451协议族定义了一个较为完整的通用模型, 在这个模型中采用分层体系结构。 IEEE1451.2智能传感器接口模块标准的功能框架: 6.2 IEEE 1451系列标准 第一层模块结构为网络适配器NCAP(Network Capable Application Processor), 用来运行网络协议和应用软件 第二层模块为智能变送器模块 STIM(Smart Transducer Interface Module), 其中包括变送器和电子数据表格TEDS(Transducer Electronic Data Sheet)。 这种划分使得在基于各种现场总线的分布式测量控制系统中, 各种变送器的设计、制造无须考虑系统的网络结构, 从而智能化范围的得以延伸, 更加接近实际测量和控制点。其中TEDS的设计是整个协议族的精华所在,使传感器模块同时具有即插即用的兼容性。 6.2 IEEE 1451系列标准 电子数据表格(TEDS)存储了变送器自身信息和制造商信息 有八个可寻址的单元，其中前两项是必选且只读的，其余是可选的： MetaTEDS:STIM的整体描述符 ChannelTEDS:包括STIM的量程、单位、启动时间等参数 其余六项包括:最后校准日期、校准周期和校准参数，满足特殊功能的要求，在将来工业应用中的功能扩展等 6.2 IEEE 1451系列标准 IEEE 1451.2 标准称为变送器与微处理器通信协议和变送器电子数据表格式。 IEEE 1451.3 标准称为分布式多点系统数字通信和变送器电子数据表格式。 IEEE 1451.4 标准称为混合模式通信协议和变送器电子数据表格式。这是一项实用的技术标准，它使变送器电子数据表格与模拟测量相兼容。 6.2 IEEE 1451系列标准 IEEE 1451系列标准的组成结构如图所示，这些标准可以在一起应用，构成多种网络类型的智能传感器系统，也可以单独使用。 6.2 IEEE 1451系列标准 IEEE还在着手制定无线连接各种传感设备的接口标准。该标准的名称为“IEEE P1451.5”，主要用于利用电脑等主机设备综合管理建筑物内各传感设备获得的数据。 IEEE 1451.5提议标准主要是为智能传感器的连接提供无线解决方案，尽量减少有线传输介质的使用。 WLAN(无线局域网络)基于IEEE 802.11系列标准 802.11，1997年，原始标准(2Mb/s 工作在2.4GHz)。 802.11a，1999年，物理层补充(54Mb/s工作在5GHz)。 802.11b，1999年，物理层补充(11Mb/s工作在2.4GHz)。 802.11c，符合802.1d的媒体接入控制层(MAC)桥接。 802.11d，根据各国无线电规定做的调整。 802.11e，对服务等级(QoS)的支持。 802.11f，基站的互连性(Interoperability)。 802.11g，物理层补充(54Mb/s工作在2.4GHz)。 802.11h，无线覆盖半径的调整，室内(indoor)和室外(outdoor)信道(5GHz频段)。 802.11i，安全和鉴权(Authentification)方面的补充。 802.11n，导入多重输入输出(MIMO)和40Mbit通道宽度技术。 Z-Stack中对频道的设置 帧控制域指明了MAC帧的类型、地址域的格式以及是否需要接收方确认等控制信息。 序列号域的长度为8位，它是帧的序列标识，由设备自己的帧序列号发生器产生，采用循环计数方式，范围0到0xFF。接收方可以根据此序列号判断接收的帧是否为新帧。 地址域长度0到20字节，它有四个子域： 目的PAN标识符：长度16位，是接收该帧的设备所在PAN的唯一标识。当标识符为0xFFFF时，表示该帧为广播帧，在同一信道上的所有设备都可以接收该帧。 目的地址：是接收帧设备的地址。根据帧地址控制子域不同的情况，目的地址可以为16位或64位。 源PAN标识符：长度16位，是发送该帧的设备所在PAN的唯一标识符。 源地址：是帧发送设备的地址。根据帧地址控制子域不同的情况，目的地址为16位或64位。 有效载荷域即帧传送的数据，若帧的安全控制域值为l，则载荷采用AES-128加密方式进行处理。 AES内部始终使用16字节的分组长度，加密时，如果明文字节长度不是16的整数倍，要填充到大于该长度的最接近的16的倍数，但是如果刚好等于16的倍数，就额外在添加一个完整的分组，也就是添加16字节。 帧校验子域包含一个16位的CRC校验码。 unsigned short do_crc(unsigned char *message, unsigned int len) { int i,