GB T 15629.15-2010 信息技术 系统间远程通信和信息交换 局域网和城域网 特定要求 第15部分：低速无线个域网（WPAN）媒体访问控制和物理层规范.pdf

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1、GB ICS 33.040.40 L 78 田国家标准国不日主t/飞、民华人中15629. 15-2010 GB/T 系统间远程通信和信息交换局域网和城域网部分:低速无线个域网(WPAN)媒体访问控制和物理层规范信息技术特定要求第15Information technology-Telecommunications and information exchange between systems local and metropolitan area networks一Specific requirements-Part 15: Wireless medium access control a

2、nd physical layer (PHY) specification for low rate wireless personal area networks 2011-02-01实施2010-09-02发布发布中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会何切/!咄咄蹄辑瞄蠕蹦蹦翻圈圈圈圈圈跚跚跚可GB/T 15629.15一2010目次前言.1 引言.田l 范围-2 规范性引用文件-3 术语和定义4 缩略语55 总体描述75. 1 概述75.2 LR-WPAN支持的设备75. 3 网络拓扑75.4 协议找95. 5 功能综述106 物理层规范176. 1 一般要求和定

3、义176.2 操作频率范围176.3 PHY服务规范196.4 PPDU格式286.5 PHY常数和PIB属性296.6 780 MHz频段物理层要求 30 6.7 315 MHz和430MHz物理层MPSK要求346. 8 射频二般规范367 MAC子层规范387.1 MAC层服务规范387.2 MAC帧格式957.3 MAC命令帧 103 7.4 MAC常量和PIB属性 110 7.5 MAC功能概述 115 7.6 安全规范1467.7 MAC层和PHY交互的消息序列图153附录A(规范性附录)鉴别套件定义163附录B(资料性附录)关于元线个域网(WPAN)元线电频率的规定173附录C(

4、资料性附录)CSMA-CA及CAP评估方法建议176附录D(资料性附录)消息鉴别算法和密钥导出算法的参考实现及测试向量183前言本部分的附录A为规范性附录、附录B、附录C、附录D为资料性附录。本部分由全国信息技术标准化技术委员会提出并归口。G/T 15629.15-2010 本部分主要起草单位:北京戚讯紫晶科技有限公司、深圳市海思半导体有限公司、北京航空航天大学、中国电子技术标准化研究所、西安西电捷通无线网络通信有限公司等。本部分主要起草人z邮亮、刘培、杨晨阳、卓兰、张向东、黄振海、田亚飞、张良、赵振丰、王新、肖跃雷、管勇、铁满霞、郭楠、吴东亚、徐平平、苑克龙、邢涛、赵玉萍、程宇等。I l回G

5、B/T 15629.15-2010 引本部分规定了低速无线个域网的媒体访问控制和物理层规范，适用于固定的、便携的、移动的设备，这些设备仅用非常有限的电池电源，并主要工作在有限的个人空间。鉴于电气和电子工程师协会(IEEE)的IEEE802. 15. 4: 2006与本部分内容范围相似。特声明如下za) 本部分与IEEE802. 15.4: 2006不一致时，以本部分为准;b) 本部分内容与IEEE802. 15. 4: 2006版的部分内容相同之处(包括章条、图、表)的对照见表0。表0本部分与IEEE802. 15. 4: 2006引用对照表序号本部分IEEE 802. 15. 4: 2006

6、 第3章第3章Definitions1 增加三元对等鉴别第4章去掉了IEEE802. 15.4: 2006中的ASK、AWN、BPSK、IWN、OCDM、PC、第4章Acronymsand 2 SIR、SNR，增加了CMA、MSC、MPSK、ppm、SAP、SDU、TePA、WSAI、abbreviations SPAP、IPAP、PAPTED、BK、ECC、ECDH、OID3 图1图14 图2图25 图3图36 图4图47 图15图168 图16图179 表6表610 图68图6711 图72图7012 图73图7113 图74图7514 表82表8815 表83表8916 图76图7417

7、 图77图7518 表89表9519 表91表9720 表92表9821 表93表9922 图80图78而出-GB/r 15629.15-2010 表o(续)序号本部分IEEE 802. 15.4: 2006 23 图81图8224 图82图8225 图83图8326 图84图8427 图85图8528 图86图8629 图87图8730 图88图88lV G/T 15629.15-2010 信息技术系统间远程通信和信息交换局域网和城域网特定要求第15部分:低速无线个域网(WPAN)媒体访问控制和物理层规范1 范围GB/T 15629的本部分规定了低速无线个域网的物理层和媒体访问控制层的规范，

8、这种低速兀线接入适用于固定的、便携的、移动的设备，这些设备不用电池或仅用非常有限的电池电源，并主要工作在有限的个人空间(0m10 m)。本部分不具体规定密码算法，密码算法的具体信息与国家密码管理局联系。本部分中提及的密码算法仅作为示例。2 规范性引用文件下列文件中的条款通过GB/T15629的本部分的引用而成为本部分的条款。凡是标注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本部分，然而，鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本部分。GB/T 15629.2-2008信息技术系统间远程通信和信息交换局域

9、网和城域网特定要求第2部分:逻辑链路控制IEEE 802.15.4:2006信息技术系统间远程通信和信息交换局域网和城域网特定要求第15.4部分:低速无线个域网(WPAN)媒体访问控制和物理层规范IEEE 802. 15.4: 2003信息技术系统间远程通信和信息交换局域网和城域网特定要求第15.4部分:低速无线个域网(WPAN)媒体访问控制和物理层规范3 术语和定义下列术语和定义适用于本部分。3. 1 可替换个域网(PAN)协调器aIternate personal area network (P AN) coordinator 如果个域网协调器由于任何理由退出网络，一个可以替代该个域网协调

10、器的另一个协调器。个域网可以没有或有多个可替换协调器。3.2 3.3 3.4 关联association 用来在无线个域网络中建立成员之间关系的一种服务。鉴别标签authentication tag 可以用来验证消息真实性的信息。有信析、能力的个域网beacon-enabled personal area network (PAN) 在个域网内所有协调器都可以发送规则信标，即信标指数小于OxOF。-GB/T 15629.15-2010 3.5 3.6 3. 7 3.8 3.9 块密码block cipher 一种对固定长度串进行操作的密码函数。块长度block size 进行块密码操作的串长度

11、，以比特为单位。竞争访问周期contention access period CAP 直接眼在信标帧之后的时间周期，在该时间周期期望发送的设备利用CSMA-CA机制竞争信道接入。CAP符号CAP symbol 在CAP期间出现的周期符号。协调器coordinator 能转发消息的全功能设备。如果协调器是个域网(PAN)的主协调器，则它被称为个城网协调器。3. 10 数据鉴别data authentication 接收消息的实体确证关于消息中的信息真实来源的证据的过程.从而有该消息在运输过程中没有被修改过的证据。3. 11 数据真实性data authenticity 保证信息的来源。3.12

12、设备device 可以执行短距离元钱个域网标准媒体访问控制与无线媒体的物理接口的任何实体。它可以是一个简化功能设备(RFD)或全功能设各(FFD)。3. 13 3.14 3. 15 3.16 3.17 加密encryption 把消息变换成一种新的表示形式，并且需要特权信息才能恢复原始表示。帧frame按时一起发送的所聚集的来自媒体访问控制(MAC)子层的若干比特的格式。全功能设备full-function device 能作为协调器进行操作的设备。组密钥group key 仅被一组设备知道的密钥。空闲周期idle period 安排收发机不进行工作的持续时间。2 GB/T 15629.15-

13、2010 3. 18 密钥key 可以使用的特权信息，例如，为了防止信息泄露给对该特权信息没有访问权的各方，和/或为了防止对该特权信息没有访问权的各方的信息进行不可检测的修改。3. 19 密钥建立key establishment 两方或两个以上建立密钥的过程。3.20 密钥材料keying material 密钥和相关安全信息(例如，现实值)的组合。3.21 密钥管理key mana静ment在系统的生存期内、建立和维护密钥关系的一系列过程(包括密钥的产生、分配、注入、验证和使用)。3.22 密钥共事组key sharing group 共享密钥的一组设备。3.23 本地时钟Ioal c10

14、ck 设备内部的符号时钟。3.24 链踏密钥Iink key 只在两个特定设备间共享的密钥。3.25 最小安全额别minimum security level 信息运输中所需的最小保护指示。3.26 移动设备mobilt! device 在使用期间网络中的逻辑位置可以改变的设备。3.27 m序列m-sequence 最长线性反馈移位寄存器序列。3.28 3.29 3.30 3.31 不用信标能力的个域网nonbeacon帽enabledpersonal area network 协调器不发送规则信标的个域网，即，其信标指数值等于OxOF。现值nonce 一个不重复的值，例如一递增的计数器，一个

15、足够长的随机串，或者一个时间戳。孤设备orphaned device 与其相关联的协调器已失去联系的设备。包packet通过物体媒体按时一起发送的格式化聚集的若干比特。3 -GB/T 15629. 15一20103.32 .有效负荷数据payload data 正在发送的数据消息的内容。3.33 3.34 3.35 3.36 3.37 3.38 3.39 PAN协调器PAN coordinator 用于个域网中起主要控制作用的协调器，在一个个域网中必须有一个确定的个域网协调器。POS个人工作空间personal operating space 距离人或物体10m范围的空间，无论空间内的人或物体

16、是静止还是运动状态。明文plain text 未加干扰的信息串。保护prot配tion在信息运输中提供的安全服务组合，例如保密性、数据真实性和/或重放保护。简化功能设备reduced-function device 不能作为协调器使用进行操作的设备。无线电作用范围radio sphere of influnce 类似无线电设备之间能够成功通信的有效空间范围。安全级别security level 将已声称保护应用到在运输信息的指示。3.40 自愈self-heaIing 网络的能力，能检测到在网络中或通信链路上出现的故障并且能从该故障中进行恢复。3.41 自组织self-organizing 网

17、络节点和通信链路在无人干涉条件下能自行检测并能够自动组成网络的能力。网络节点的能力，能检测到其他节点的存在并组织成结构化，功能化网络，而无需人干涉。3.42 对称密钥symmetric key 根据用途，在双方或多方之间用于加密/解密或完整性保护/完整性验证而共享的秘密密钥。3.43 事务transaction 为了成功地传输MAC命令或数据帧而要求的在两个对等的媒体访问控制(MAC)实体之间连续帧的交换。3.44 在事务队列transactionqueue 由给定协调器的MAC子层所启动的待处理事务的列表，该列表使用迂回的传输来发送，当事务在进行中时，该事务队列通过改协调器来维护，并且其长度

18、与现实相关，但必须至少为1。GB/T 15629.15一20103.45 4 三元对等鉴别tri-element peer authentication 实体间的鉴别通过可信第三方作为中介来实现，鉴别协议在两个实体和可信第三方上运行。缩畸语AES AWGN BE BER BI BK BLE BO BSN CAP CBC-MAC CCA CMA CCM CCM铃CFP CID CLH CRC CSMA-CA CTR CW DSN DSSS ECC ECDH ED EIRP EMC ERP EVM FCS FFD FH FHSS GTS IFS IPAP advanced encryption s

19、tandard高级加密标准加性高斯白噪声(additivewhite Gaussian noise) 退避指数(backoffexponent) 比特差错率(biterror rate) 信标间隔(beaconinterval) 基密钥(basekey) 电池寿命扩充(batterylife extension) 信标指数(beaconorder) 信标序列号(beaconsequence number) 竞争访问周期(contentionaccess period) 密码块链接消息鉴别码(cipherblock chaining-message authentication code) 空闲

20、信道评估(clearchannel assessment) 信道调制方式评估(channelmodulation assessment) 用CBC-MAC(操作方式)的计数(counterwith CBC-MAC(操作方式)CCM的扩展(extensionof CCM) 非竞争周期(contention-freeperiod) 簇标识符(clusteridentifier) 簇头(clusterhead) 循环冗余校验(cyclicredundancy check) 带碰撞避免的载波侦昕多址访问(carriersense multiple access with collision avoid

21、ance) 计数器方式(countermode) 竞争窗口(长度)(contention window Oength) 数据序列号(datasequence number) 直接序列扩频(directsequence spread spectrum) 椭圆曲线密码学(ellipticcurve cryptography) 基于ECC的Diffie-Hellman交换(DiHie-Hellmanexchange based on ECC) 能量检测(energydetection) 有效全向辐射功率(eHectiveisotropic radiated power) 电磁兼容性(electrom

22、agneticcompatibility) 有效辐射功率(eHectiveradiated power) 差错向量幅度(error-vectormagnitude) 帧检验序列(framecheck sequence) 全功能设备(full-functiondevice) 跳频(frequencyhopping) 跳频扩频(frequencyhopping spread spectrum) 保证的时隙(guaranteedtime slot) 帧间间隔(interframe space or spacing) 基于ID的WPAN鉴别协议(identity-basedWPAN authentic

23、ation protocol) 5 -GB/T 15629.15-2010 IS岛4IUT LIFS LLC LQI LPDU LR-WPAN LSB 岛1AC岛1CPSMCPS-SAP 岛1FRMHR 岛lIC民1L肌1E孔1L肌1E-SAPMSB 岛1SC岛1PDU如1PSKMSDU NB OID 。-QPSKOSI PAN PAPTED PBP PD PD-SAP PDU PER PHR PHY PIB PICS PL岛1EPL肌1E-SAPPN POS PPDU PSD 6 工业、科学和医疗(industrial，scientific, and medicaD 被测实现(impleme

24、ntationunder test) 帧间长间隔Clonginter-frame spacing) 逻辑链路控制Clogicallink controD 链路质量指示Clinkquality indication) LCC协议数据单元(LLCprotocol data unit) 低速无线个域网Clow-ratewireless personal area network) 最低有效位Cleastignificant bit) 媒体访问控制(medium access controD MAC公共部分子层(MACcommon part sublay) MAC公共部分子层服务访问点(MACcomm

25、on part sublayer-service access point) MAC帧尾(MACfooter) MAC帧头(MACh t: ader) 消息完整性代码Cmessageintegrity code) MAC子层管理实体(MAl、sublayermanagement entity) MAC子层管理实体服务访问点CMAC sublayer management entity-service access point) 最高有效位(mostsignificant bit) 消息序列图(messagesequence chart) MAC协议数据单元(MACprotocol data u

26、nit) M元相移键控(M-aryPhase Shift Keying) MAC服务数据单元(MACservice data unit) 退避(周期)数(n u m ber of backoff C periods) ) 对象标识符(objectidentifier) 偏置四相相移键控(offsetq udrature phase shift keying) 开放系统互连Copensystems intercon时ctl时1)个域网(personalarea network) 基于传输加密数据的WPAN鉴别协议(WPANauthenctation protocol based on the t

27、ransportation of enciphered data) 信标后周期(post-beaconperiod) PHY数据(PHYdata) PHY数据服务访问点(PHYdata service access point) 协议数据单元(proto-coldata unit) 包差错率(packeterror rate) PHY层头(PHYheader) 物理层(physicallayer) PAN信息库(PANinformation base) 协议实现一致性声明(protocolimplementation conformance statement) 物理层管理实体(physica

28、llayer management entity) 物理层管理实体-服务访问点(physicallayermanagement entity-service acc臼spoint) 伪随机噪声(pseudo-randomnoise) 个人工作范围(personaloperating space) 协议数据单元CPHYprotocol data unit PHY) 功率谱密度Cpowerspectral density) PSDU PSSS RF RFD RX SAP SD SDU SFD SHR SIFS SO SPAP SPDU SRD SSCS SUT TePA TRX TX WLAN W

29、PAN WSAI 5 总体描述5. 1 慨述PHY服务数据单元(PHYservice data unit) 并行序列扩频(parallelsequence spread spectrum) 射频(radiofrequency) 简化功能设备(reduced町functiondevice) 接收或接收器(receiveor receiver) 服务访问点(serviceaccess point) 超帧持续期(superframeduration) 服务数据单元(阳vcedata unit) 帧起始定界符(start-of -frame deli mi ter ) 同步头(synchrontion

30、header) 帧间短间隔(shortinter-frame spacing) 超帧指数(superframeorder) GB/T 15629.15-2010 基于共享密钥的WPAN鉴别协议(shared-keyWPAN authentication protoco) 协议数据单元的出:Sprotocol dat孔unitsSSCS) 短距离设备(short -range device) 特定服务汇聚子层(servicespecific convergence sublayer) 被测系统(systemunder test) 三元对等鉴别(tri-elementpeer authentica

31、tion) 收发器(transcei ver) 发送或发送器(transmitor transmitter) 无线局域网(wir号lesslocal area network) 元线个域网(wirelesspersonal area networks) WPAN安全接入幕础设施(WPANsecurity access infrastructure) LR-WPAN是一个低速的WPAN，也是一个简单的、低成本的通信网络，这种网络支持有限功率、允许灵活应用的无线连接QLR-WPAN的主要目标是在家电、传感器和监视器之间，实现易安装、数据传输可靠、短距离工作、低成本和低功耗的无线网络。同时，支持简单

32、和灵活的网络拓扑。5.2 LR-WPAN支持的设备在LR-WPAN中支持两种具有不同通信能力的设备，全功能设备CFFD)和简化功能设备(RFD)。FFD之间以及FFD与RFD之间都可以通信。RFD之间不能直接通信，只能与FFD通信，或者通过一个FFD向外转发数据，这个与RFD相关联的FFD称为该RFD的协调器。RFD主要用于简单的控制应用，如灯的开关、被动式红外线传感器等，传输的数据量较低，并占有较少的传输资源和通信资源。5.3 网络拓扑5.3. 1 网络拓扑结构LR-WPAN可组成星型网络或者组成对等网络，如图1所示。在星型网络中，所有普通设备都需要与中心设备即网络协调器通信。在这种网络中，

33、网络协调器一般使用持续电力系统供电，而其他设备采用电池供电。星型网络适用于家庭自动化、个人计算机的外设以及个人健康护理等小范围的室内应用。与星型网络不同，对等网络只要彼此都在对方的元线辐射范围之内，任何两个设备之间都可以直接通信。对等网络中也需要网络协调器，负责实现管理链路状况信息，鉴别设备身份等功能。对等网络方式可以支持自组织网络，允许通过多跳路由的方式在网络中传输数据。但本规范不涉及自组织网络。对等网络可以构造更复杂的网络拓扑结构，适用于设备分布范围广的应用，例如在工业控制和监视、货物库存跟踪和农业智能化等方面。7 -G/T 15629.15-2010 。星型网络对等网络/b-J /、PA

34、N协调器 全功能设备。简化功能设备通信流图1星型网络和对等网络网络的形成由邻近高层来完成，这不属于该标准的范畴。因此，5.3.2简要地描述了这两种被支持的拓扑的形成过程。5.3.2 网络拓扑形成5.3.2.1 星型网络的形成星型网络以网络协调器为中心，所有设备只能与网络协调器进行通信，如图1所示。在星型网络形成过程中，一旦网络中有一个FFD被启动后，便由它来建立网络并成为网络协调器。选择一个标识符后，网络协调器就允许其他设备加入自己的网络，并为这些设备转发数据帧。5.3.2.2 对等网络的形成对等网络中，任意两个设备可进行直接通信。在对等网络中仍然需要一个网络协调器来完成设备注册和访问控制等网

35、络管理功能。簇型结构网络是对等网络的一个例子，下面以簇型网络为例描述对等网络的形成过程，PANID n表示多级簇树网络第n个PAN。图2是一个多级簇型网络的例子。器调协川川皿甜川口调个协-N备一第阳设一.。-注:PAN ID n表示多级簇型网络第n个PAN。图2多级簇型网络8 GB/T 15629.15一2010在簇型网络中，多数设备是FFD，而RFD总是作为簇型网络的叶子设备连接到网络中。任意一个FFD都可以作为RFD协调器或网络协调器，为其他设备提供同步信息。在这些协调器中，只有一个可以充当整个对等网络的网络协调器。网络协调器首先为该簇选择一个未被使用的PAN网络标识符，形成网络中的第一个

36、簇。接着，网络协调器开始广播信标帧。如果存在两个或两个以上FFD同时申请成为簇头，则使用竞争算法，本部分不涉及网络加入算法。邻近设备收到信标帧后，就可以申请加入该簇。由网络协调器决定设备是否成为簇成员。如果请求被允许，则该设备将作为簇的子设备加入网络协调器的邻居列表。新加入的设备会将簇头作为它的父设备加入到自己的邻居列表中。这里给出的是一个由单簇构成的最简单簇。个域网络中的网络协调器可指定另一个设备成为邻近的新簇头，以此形成更多的簇。新簇头同样可以选择其他设备成为簇头，进一步扩大网络的覆盖范围。但是过多的簇头会增加簇间消息传递的延迟和通信开销。为了减少延迟和通信开销，簇头可以选择最远的通信设备

37、作为相邻簇的簇头。5.4 协议枝5.4.1 概述LR-WPAN网络协议战基于开放系统互连模型，如图3所示，每一层都实现一部分通信功能，并向高层提供服务。MAC 注:MCPS-SAP见7.1 ; MLME-SAP见5.4. 3;PD-SAP见6.3;PLME-SAP见5.4.20圈3LR-WPAN设备架构LR-WPAN定义了物理层和数据链路层的MAC子层，物理层由射频收发器以及底层的控制模块构成。MAC子层为高层访问物理信道提供对等通信的服务接口。MAC子层以上的几个层，分别为特定服务的特定业务会聚子层(SSCS)，逻辑链路控制子层(LLC)等。SSCS为LR-WPAN的MAC子层接入GB/T1

38、5629.2-2008标准中定义的逻辑链路控制子层提供聚合服务。链路控制子层可以使用SSCS的服务接口访问LR-WPAN网络，为高层提供链路服务。5.4.2 物理层物理层定义了两种服务z连接到物理层管理实体(PLME)服务接入点(SAP)(称为PLME-SAP)的PHY数据服务和PHY管理服务。PHY数据服务在物理发射信道上收发PHY协议数据单元(PPDUs) 0 PHY管理服务维护一个由物理相关数据组成的数据库。9 -GB/T 15629.15-2010 PHY数据服务包括以下5方面的功能:a) 启动和休眠射频收发机;b) 信道能量检测;c) 检测接收数据帧的链路质量并指示;d) 空闲信道评

39、估;e) 收发数据。5.4.3 MAC子层MAC子层提供两种服务:连接到MAC子层管理实体(MLME)服务接入点CSAP)(称为MLMESAP)的MAC层数据服务和MAC层管理服务，前者保证MAC协议数据单元在PHY数据服务中的正确收发，后者维护一个存储MAC子层协议状态相关信息的数据库。MAC子层主要功能包括:信标管理、信道接入、GTS管理、帧确认、发送确认帧、关联和解关联。5.5 功能综述本部分主要对LR-WPAN网络的功能进行综述，包括超帧结构、数据传输棋型、帧结构、鲁棒性、能量消耗和安全服务。5.5.1 超帧结构超帧的活跃期划分为3个阶段:信标帧发送期、竞争访问周期和非竞争周期。超帧的

40、活跃期划分为16个等长的时隙，每个时隙的长度、竞争访问周期包含的时隙数等参数，均由协调器设定，并通过超帧开始时发出的信标帧广播到整个网络。在LR-WPAN阿络中，每个超帧都以网络协调器发出信标帧为开始(见图的，并被平分为16个时隙。根据需要，也可将超帧分为活跃期和非活跃期两个部分(见图的。在非活跃期，个域网中的设备，如果是能量受限的将不进行互相通信.从而可以进入休眠状态以节省能量，如果是能量非受限的，除了已经成功申请在非活跃期进行通信的设备，也将进入休眠状态。在每个超帧的第个时隙发送信标帧。如果不需要使用超帧结构，协调器将终止信标的传输。信标帧涵常用来与已连接设备之间保持同步、标识个域网，以及

41、描述超帧结构。如果设备在两个信标之间的竞争词问周期(CAP)内进行通信，那么需要采用时隙的CSMA-CA算法与其他设备竞争信道。所有通信事务将在下一个网络信标达到前结束。这个信标帧包含了超帧将持续的时间以及对这段时间的分配等信息。网络中的其他设备接收到超帧开始时的信标帧后，就可以根据其中的信息安排自己的任务.例如进入休眠状态直到这个超帧结束。图5所示为超帧结构示意图。信标帧a) b) 图4无GTS的超帧结构10 信标才比二CAP 。11 1 213 141 5 1 617 1 8 斗GTS2 CFP GTSl GTS3 I AGTS 13 114 1 15 I 16 1 17 雪也so SO

42、= llBaseSuperframeDuratio 2 O symbols (活跃期)BJ=BaseSup白jrllllleuration飞B飞，mbols图5超帧结构G/T 15629.15-2010 (非活跃期)信标寸卜在超帧的竞争访问周期，LR-WPAN网络设备使用带时隙的CSMA-CA访问机制，并且任何通信都应在竞争访问周期结束前完成。在非竞争期，协调器根据上一个超帧期间个域网中设备申请GTS的情况，将非竞争期划分成若干个GTS。每个GTS由若干个1J.t隙组成，时隙数目在设备申请GTS时确定。如果申请成功，申请设备就拥有了它指定的时即数目。因5中第1个GTS由时隙11和12构成，第2

43、个GTS由时隙9和10构成，第3个GTS由时隙u至17构成，其中AGTS由时隙16和17构成，它作为第3个GTS的组成部分，是第3个GTS扩展到非活跃期的部分。显然，第3个GTS的申请设备是一个能量非受限设备。每个GTS中的时隙都指定分配给了时隙申请设岳，因此不需要竞争信道。LR-WPAN网络中要求设备必须在自己分配的GTS内元成通信。竞争访问周期的功能包括网络设备可以自由收发数据帧，宇段内设备向协调器申请GTS时段，新设备加入当前个域网等。超帧中非竞争期应在竞争访问周期后。w竞争期!J协调器指定的设备发送或接收数据帧。如果某个设备在非竞争期一直处在接收状态.那么拥有GTS使用权的设备就可以在

44、GTS时段直接向该设备发送信息。5.5.2 数据传输模型LR-WPAN网络中存在着三种数据传输事务:设备发送数据给协调器、协调器发送数据给设备、对等设备之间的数据传输。星型拓扑网络中只存在前两种数据传输方式;而在对等拓扑网络中，三种数据传输方式都存在。在LR-WPAN网络中，有两种通信方式可供选择:有信标能力通信和不用信标能力通信。在有信标能力的网络中，网络协调器定时广播信标帧。设备之间通信使用基于时隙的CSMA-CA信道访问机制，个域网中设备都通过协调器发送的信标帧进行同步。在时隙CSMA-CA机制下，每当设备需要发送数据帧或命令帧时，它首先定位下一个时隙的边界，设备就在下一个可用时隙边界开

45、始发送数据;如果信道忙，设备需要重新等待随机个数的时隙，再检查信道状态，重复这个过程直到有空闲信道出现。在这种机制下，确认帧的发送不需要使用CSMA-CA机制，而是紧跟接收帧发送回源设备。在不用信标能力的通信网路中，个域网协调器不发送信标帧，各个设备使用非时隙CSMA-CA机制访问信道。该机制的通信过程如下:每当设备需要发送数据或者发送MAC命令时，它首先等待一段随机长度的时间，然后开始检测信道状态。如果信道空闲，该信道立即开始发送数据。如果信道忙，设备需要重复上面等待一段随机时间和检测信道状态的过程，直到能够发送数据。在设备接收到数据帧或命令帧而需要响应确认帧的时候，确认帧应紧跟着接收帧发送

46、，而不使用CSMA-CA机制竞争机制。图6中是一个有信标能力网络中某一设备传送数据给协调器的例子。该设备首先侦昕网络中的信标帧，如果接收到信标帧，它就同步到以此信标帧开始的超帧上，然后应用时隙CSMA-CA机制，选择一个合适的时机，把数据帧发送给协调器。协调器成功接收到数据以后，回发一个确认帧表示成功收到该数据帧。11 -GB/T 15629.15-2010 信标帧数据帧确认帧(如果请求)圄6在有信标能力网络中网络设备发送数据给协调器图7是一个不用信标能力的网络设备传送数据给协调器的例子。该设备应用非时隙CSMA-CA机制，设备若需要发送数据，就发送它的数据帧。协调器确认成功接收到数据后，回发一个确认帧表示成功收到该数据。图8为在有信标能力网络中协调器发送数据帧给网络中某个设备的例子。当协调器需要向某个设备发送数据时，就在下一个信标帧中说明协调器拥有属于某个设备的数据正在等待发送。目标设备在周期性的侦昕过程中会接收到这个信标帧，从而得知属于自己的数据保存