ZigBee协议栈Z-Stack开发指南的一些翻译

时间:2021-12-22 16:12:51

一、路由(Routing)

4.1路由概述

A mesh network is described as a network in which therouting of messages is performed as a decentralized,cooperative process involving many peer devicesrouting on each others’ behalf.

路由对与应用层来说是完全透明的。应用程序只需简单的向下发送去往任何设备的数据到栈中,栈会负责寻找路径。这种方法,应用程序不知道操作是在一个多跳的网络当中的。

路由还能够自愈ZigBee网络,如果某个无线连接断开了,路由功能又能自动寻找一条新的路径避开那个断开的网络连接。这就极大的提高了网络的可靠性,同时也是ZigBee网络的一个关键特性。


4.2路由协议(Routing Protocol)

ZigBee执行基于用于AODV专用网络的路由协议。简化后用于传感器网络。ZigBee路由协议有助于网络环境有能力支持移动节点,连接失败和数据包丢失。

当路由器从他自身的应用程序或者别的设备那里收到一个单点发送的数据包,则网络层(NWK Layer)根据一下程序将它继续传递下去。如果目标节点是它相邻路由器中的一个,则数据包直接被传送给目标设备。否则,路由器将要检索它的路由表中与所要传送的数据包的目标地址相符合的记录。如果存在与目标地址相符合的活动路由记录,则数据包将被发送到存储在记录中的下一级地址中去。如果没有发现任何相关的路由记录,则路由器发起路径寻找,数据包存储在缓冲区中知道路径寻找结束。

ZigBee终端节点不执行任何路由功能。终端节点要向任何一个设备传送数据包,它只需简单的将数据向上发送给它的父亲设备,由它的父亲设备以它自己的名义执行路由。同样的,任何一个设备要给终端节点发送数据,发起路由寻找,终端节的的父亲节点都已它的名义来回应。

注意ZigBee地址分配方案使得对于任何一个目标设备,根据它的地址都可以得到一条路径。在Z-Stack中,如果万一正常的路径寻找过程不能启动的话(通常由于缺少路由表空间),那么Z-Stack拥有自动回退机制。

此外,在Z-Stack中,执行的路由已经优化了路由表记录。通常,每一个目标设备都需要一条路由表记录。但是,通过把一定父亲节点记录与其子所有子结点的记录合并,这样既可以优化路径也可以不丧失任何功能。

ZigBee路由器,包括协调器执行下面的路由函数:(i)路径发现和选择;(ii)路径保持维护;(iii)路径期满。


4.2.1路径的发现和选择(Route Discovery andSelection)

路径发现是网络设备凭借网络相互协作发现和建立路径的一个过程。路由发现可以由任意一个路由设备发起,并且对于某个特定的目标设备一直执行。路径发现机制寻找源地址和目标地址之间的所有路径,并且试图选择可能的最好的路径。

路径选择就是选择出可能的最小成本的路径。每一个结点通常持有跟它所有邻接点的“连接成本(link costs)”。通常,连接成本的典型函数是接收到的信号的强度。沿着路径,求出所有连接的连接成本总和,便可以得到整个路径的“路径成本”。路由算法试图寻找到拥有最小路径成本的路径。

路径通过一系列的请求和回复数据包被发现。源设备通过向它的所有邻接节点广播一个路由请求数据包,来请求一个目标地址的路径。当一个节点接收到RREQ数据包,它依次转发RREQ数据包。但是在转发之前,它要加上最新的连接成本,然后更新RREQ数据包中的成本值。这样,沿着所有它通过的连接,RREQ数据包携带着连接成本的总和。这个过程一直持续到RREQ数据包到达目标设备。通过不同的路由器,许多RREQ副本都将到达目标设备。目标设备选择最好的RREQ数据包,然后发回一个路径答复数据包(a Route Reply)RREP给源设备。

RREP数据包是一个单点发送数据包,它沿着中间节点的相反路径传送直到它到达原来发送请求的节点为止。

一旦一条路径被创建,数据包就可以发送了。当一个结点与它的下一级相邻节点失去了连接(当它发送数据时,没有收到MAC ACK),该节点向所有等待接收它的RREQ数据包的节点发送一个RERR数据包,将它的路径设为无效。各个结点根据收到的数据包RREQ、RREP或者RERR来更新它的路由表。


4.2.2路径保持维护(Route maintenance)

网状网提供路径维护和网络自愈功能。中间节点沿着连接跟踪传送失败,如果一个连接被认定是坏链,那么上游节点将针对所有使用这条连接的路径启动路径修复。节点发起重新发现直到下一次数据包到达该节点,标志路径修复完成。如果不能够启动路径发现或者由于某种原因失败了,节点则向数据包的源节点发送一个路径错误包(RERR),它将负责启动新路径的发现。这两种方法,路径都自动重建。


4.2.3路径期满(Route expiry)

路由表为已经建立连接路径的节点维护路径记录。如果在一定的时间周期内,没有数据通过沿着这条路径发送,这条路径将被表示为期满。期满的路径一直保留到它所占用的空间要被使用为止。这样,路径在绝对不使用之前不会被删除掉的。在配置文件f8wConfig.cfg文件中配置自动路径期满时间。设置ROUTE_EXPIRY_TIME为期满时间,单位为秒。如果设置为0,则表示关闭自动期满功能。


4.3表存储(Table storage)

路由功能需要路由器保持维护一些表格。      


4.3.1路由表(Routing table)

每一个路由器包括协调器都包含一个路由表。设备在路由表中保存数据包参与路由所需的信息。每一条路由表记录都包含有目的地址,下一级节点和连接状态。所有的数据包都通过相邻的一级节点发送到目的地址。同样,为了回收路由表空间,可以终止路由表中的那些已经无用的路径记录。

路由表的容量表明一个设备路由表拥有一个*路由表记录或者说它已经有一个与目标地址相关的路由表记录。在文件“f8wConfig.cfg”文件中配置路由表的大小。将MAX_RTG_ENTRIES设置为表的大小(不能小于4)。


4.3.2路径发现表(Route discovery table)

路由器设备致力于路径发现,保持维护路径发现表。这个表用来保存路径发现过程中的临时信息。这些记录只在路径发现操作期间存在。一旦某个记录到期,则它可以被另一个路径发现使用。这个值决定了在一个网络中,可以同时并发执行的路径发现的最大个数。这个可以在f8wConfig.cfg文件中配置MAX_ RREQ_ENTRIES。


4.4路径设置快速参考(Routing Settings Quick reference)

设置路由表大小

MAX_RTG_ENTRIES,这个值不能小于4 (f8wConfig.cfg文件)

设置路径期满时间

ROUTE_EXPIRY_TIME,单位秒。设置为零则关闭路径期满(f8wConfig.cfg文件)

设置路径发现表大小

MAX_RREQ_ENTRIES,网络中可以同时执行的路径发现操作的个数

 

 

二、通用编译选项

编译选项

说明

APS_DEFAULT_INTERFRAME_DELAY

使用分离时Tx包之间的延时

APS_DEFAULT_MAXBINDING_TIME

最大绑定处理时间(秒),包括匹配描述符,绑定请求,执行绑定

APS_DEFAULT_WINDOW_SIZE

使用分离是Tx窗口大小

APS_MAX_GROUPS

在GROUP表中可以有的最大项目数

APSC_ACK_WAIT_DURATION_POLLED

按照2毫秒传送周期等待目标节点的确认的终端节点设备的数量

APSC_MAX_FRAME_RETRIES

传送失败后最大重试次数

ASSERT_RESET

当收到一个断言后设备将重新启动,如果没有设置则LED会闪烁

BEACON_REQUEST_DELAY

加入过程中每一个信标请求的时间间隔(毫秒)

BLINK_LEDS

LED闪烁使能。

DEFAULT_CHANLIST

在f8wConfig.cfg修改

EXTENDED_JOINING_RANDOM_MASK

加入延时的掩码

HOLD_AUTO_START

不要自动启动ZDApp实践处理循环

LCD_SUPPORTED

使LCD效仿传送到串口的数据

MANAGED_SCAN

通道扫描延时使能

MAX_BINDING_CLUSTER_IDS

在绑定记录中的最大CLUSTER ID数量

MAX_POLL_FAILURE_RETRIES

与父节点的同步延时,更大的值会导致子结点充入网络延时增加

MAX_RREQ_ENTRIES

网络中可允许的最大路由发现请求数

MAX_RTG_ENTRIES

路由维护中设置路由表中最大可增加项

MAXMEMHEAP

决定动态内存的最大数量

NONWK

去除NWK APS ZDO层的功能

NV_INIT

在设备重启后载入基本的NV项

NV_RESTORE

使设备可以(保存/恢复)网络状态信息(到/从)NV

NWK_AUTO_POLL

使终端设备能够自动从父节点获取。

NWK_INDIRECT_MSG_TIMEOUT

 

NWK_MAX_DATA_RETRIES

寻找下一跳地址的最大重试次数

NWK_MAX_DEVICE_LIST

关联设备列表的最大数量

NWK_MAX_DEVICES

在网络中的最大设备数量

NWK_START_DELAY

最小启动延时

OSAL_TOTAL_MEM

Track OSAL memory heap usage (display if LCD_SUPPORTED)

POLL_RATE

只对终端设备有效,设置终端节点项父节点获取数据的周期

POWER_SAVING

对于电源供电设备打开电源管理函数

QUEUED_POLL_RATE

 

REFLECTOR

绑定使能

REJOIN_POLL_RATE

只对重入网请求有效

ROUTE_EXPIRY_TIME

设置路由期满的时间,0表示路由表不过期

RTR_NWK

路由网络功能

SECURE

启用或停止ZIGBEE安全功能(true or false)

ZAPP_Px

ZApp 消息使用串口传送数据(1/2)

ZDAPP_CONFIG_PAN_ID

 

ZDO_COORDINATOR

使编译为协调器

ZIGBEEPRO

使用ZIGBEE Pro特性

ZTOOL_Px

是Z-TOOL