ZigBee协议规范2007详解

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"ZigBee Specification 2007" ZigBee是一种基于IEEE 802.15.4标准的低功耗、短距离无线通信技术，主要用于物联网(IoT)设备之间的连接。该技术设计用于创建自组织网络，允许设备间进行双向通信，特别适用于传感器和控制应用。ZigBee规范详细描述了在ZigBee平台上运行的应用程序可以使用的基础设施和服务。 ZigBee规范的核心组成部分包括： 1. **ZigBee Stack**：这是ZigBee协议的层次结构，包括物理层(PHY)、媒体访问控制层(MAC)、网络层(NWK)、应用支持子层(ASS)以及应用框架(AF)等。这些层共同确保设备间的有效通信和网络管理。 2. **Network**：ZigBee网络可以是星型、树型或网状网络结构，具有自愈能力，允许设备在节点故障时重新路由数据，确保网络的稳定性和可靠性。 3. **Application**：ZigBee应用程序在ZigBee平台上运行，可以是智能家居、能源管理、健康监护等多种场景下的解决方案。 4. **Profile**：ZigBee配置文件定义了一组特定应用所需的服务和功能集，确保不同设备之间的互操作性。例如，家居自动化配置文件、照明控制配置文件等。 5. **Framework**：ZigBee框架提供了构建应用程序的基础，包括设备描述、服务发现、数据传输和安全等功能。 6. **Device Description**：设备描述是每个ZigBee设备的特性定义，包括其角色、功能和通信能力。 7. **Binding**：绑定允许设备之间建立关联，确保特定设备的数据只被指定的接收设备接收，提高数据的安全性和效率。 8. **Security**：ZigBee提供多种安全机制，如加密、身份验证和访问控制，以保护网络免受未经授权的访问和干扰。 ZigBee联盟(ZigBee Alliance)是推广和维护ZigBee标准的组织，成员包括各种公司和机构。对于非商业用途，如学术研究、技术评估或开发非商业软件，可以免费获取ZigBee规范。然而，如果要开发并销售基于ZigBee的产品，必须成为ZigBee联盟的成员。该文档"ZigBee Specification Document 053474r17"是ZigBee标准的2007年版本，详细阐述了上述概念和更多技术细节，包括网络形成、路由策略、命令和消息格式、安全协议等。由于提供的部分仅包含页码，具体的规范内容未能展示，但可以理解该文档是ZigBee开发者和研究人员的重要参考资料，涵盖了构建和实现ZigBee网络所需的所有关键信息。

List of Tables

xiv

Table 2.107 Fields of the Find_node_cache_rsp Command . . . . . . . 178

Table 2.108 Fields of the Extended_Simple_Desc_rsp Command . . 179

Table 2.109 Fields of the Extended_Active_EP_rsp Command . . . . 181

Table 2.110 End Device Bind, Unbind and Bind Management

Server Services Primitives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183

Table 2.111 Fields of the End_Device_Bind_rsp Command . . . . . . . 184

Table 2.112 Fields of the Bind_rsp Command . . . . . . . . . . . . . . . . . 185

Table 2.113 Fields of the Unbind_rsp Command . . . . . . . . . . . . . . . 186

Table 2.114 Fields of the Bind_Register_rsp Command . . . . . . . . . . 187

Table 2.115 Fields of the Replace_Device_rsp Command . . . . . . . . 188

Table 2.116 Fields of the Store_Bkup_Bind_Entry_rsp Command . 189

Table 2.117 Fields of the Remove_Bkup_Bind_Entry_rsp Command 190

Table 2.118 Fields of the Backup_Bind_Table_rsp Command . . . . . 191

Table 2.119 Fields of the Recover_Bind_Table_rsp Command . . . . 192

Table 2.120 Fields of the Backup_Source_Bind_rsp Command . . . . 193

Table 2.121 Fields of the Recover_Source_Bind_rsp Command . . . 194

Table 2.122 Network Management Server Service Commands . . . . 195

Table 2.123 Fields of the Mgmt_NWK_Disc_rsp Command . . . . . . 195

Table 2.124 NetworkList Record Format . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196

Table 2.125 Fields of the Mgmt_Lqi_rsp Command . . . . . . . . . . . . . 198

Table 2.126 NeighborTableList Record Format . . . . . . . . . . . . . . . . 199

Table 2.127 Fields of the Mgmt_Rtg_rsp Command . . . . . . . . . . . . . 201

Table 2.128 RoutingTableList Record Format . . . . . . . . . . . . . . . . . 202

Table 2.129 Fields of the Mgmt_Bind_rsp Command . . . . . . . . . . . . 203

Table 2.130 BindingTableList Record Format . . . . . . . . . . . . . . . . . 204

Table 2.131 Fields of the Mgmt_Leave_rsp Command . . . . . . . . . . . 206

Table 2.132 Fields of the Mgmt_Direct_Join_rsp Command . . . . . . 207

Table 2.133 Fields of the Mgmt_Permit_Joining_rsp Command . . . 208

Table 2.134 Fields of the Mgmt_Cache_rsp Command . . . . . . . . . . 209

Table 2.135 DiscoveryCacheList Record Format . . . . . . . . . . . . . . . 209

Table 2.136 Fields of the Mgmt_NWK_Update_notify Command . . 211

Table 2.137 ZDP Enumerations Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212

Table 2.138 ZigBee Device Objects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225

Table 2.139 Startup Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242

Table 2.140 Additional Commissioning Parameters . . . . . . . . . . . . . 244

Table 2.141 Device and Service Discovery Attributes . . . . . . . . . . . 245

Table 2.142 Security Manager Attributes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 247

Table 2.143 Binding Manager Attributes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 248

ZigBee Specification

Document 053474r17

Table 2.144 Network Manager Attributes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250

Table 2.145 Node Manager Attributes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252

Table 2.146 Group Manager Attributes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253

Table 2.147 Configuration Attributes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253

Table 2.148 Configuration Attribute Definitions . . . . . . . . . . . . . . . . 254

Table 3.1 NLDE-SAP Primitives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261

Table 3.2 NLDE-DATA.request Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262

Table 3.3 NLDE-DATA.confirm Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265

Table 3.4 NLDE-DATA.indication Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . 266

Table 3.5 Summary of the Primitives Accessed Through the

NLME-SAP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 268

Table 3.6 NLME-NETWORK-DISCOVERY.request Parameters . . 269

Table 3.7 NLME-NETWORK-DISCOVERY.confirm Parameters . 270

Table 3.8 Network Descriptor Information Fields . . . . . . . . . . . . . . . 270

Table 3.9 NLME-NETWORK-FORMATION.request Parameters . . 272

Table 3.10 NLME-NETWORK-FORMATION.confirm Parameters 274

Table 3.11 NLME-PERMIT-JOINING.request Parameters . . . . . . . 275

Table 3.12 NLME-PERMIT-JOINING.confirm Parameters . . . . . . . 276

Table 3.13 NLME-START-ROUTER.request Parameters . . . . . . . . 277

Table 3.14 NLME-START-ROUTER.confirm Parameters . . . . . . . . 278

Table 3.15 NLME-ED-SCAN.request Parameters . . . . . . . . . . . . . . 279

Table 3.16 NLME-ED-SCAN.confirm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 280

Table 3.17 NLME-JOIN.request Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282

Table 3.18 NLME-JOIN.indication Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . 284

Table 3.19 NLME-JOIN.confirm Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . 285

Table 3.20 NLME-DIRECT-JOIN.request Parameters . . . . . . . . . . . 286

Table 3.21 NLME-DIRECT-JOIN.confirm Parameters . . . . . . . . . . 288

Table 3.22 NLME-LEAVE.request Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . 289

Table 3.23 NLME-LEAVE.indication Parameters . . . . . . . . . . . . . . 290

Table 3.24 NLME-LEAVE.confirm Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . 291

Table 3.25 NLME-RESET.request Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . 292

Table 3.26 NLME-RESET.confirm Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . 293

Table 3.27 NLME-SYNC.request Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . 295

Table 3.28 NLME-SYNC.confirm Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . 296

Table 3.29 NLME-GET.request Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 298

Table 3.30 NLME-GET.confirm Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 299

Table 3.31 NLME-SET.request Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 300

Table 3.32 NLME-SET.confirm Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301

List of Tables

xvi

Table 3.33 NLME-NWK-STATUS.indication Parameters . . . . . . . . 302

Table 3.34 NLME-ROUTE-DISCOVERY.request Parameters . . . . 304

Table 3.35 NLME_ROUTE-DISCOVERY.confirm Parameters . . . 306

Table 3.36 Allowable Frame Control Sub-Field Configurations . . . . 308

Table 3.37 Values of the Frame Type Sub-Field . . . . . . . . . . . . . . . . 308

Table 3.38 Values of the Discover Route Sub-Field . . . . . . . . . . . . . 309

Table 3.39 Values of the Multicast Mode Sub-Field . . . . . . . . . . . . . 311

Table 3.40 NWK Command Frames . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314

Table 3.41 Many-to-One Field Values . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 316

Table 3.42 Status Codes for Network Status Command Frame . . . . . 322

Table 3.43 NWK Layer Constants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 338

Table 3.44 NIB Attributes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 340

Table 3.45 Route Record Table Entry Format . . . . . . . . . . . . . . . . . . 346

Table 3.46 Network Address Map . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 346

Table 3.47 Capability Information Bit-Fields . . . . . . . . . . . . . . . . . . 353

Table 3.48 Neighbor Table Entry Format . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 367

Table 3.49 Additional Neighbor Table Fields . . . . . . . . . . . . . . . . . . 369

Table 3.50 Example Addressing Offset Values for Each Given

Depth Within the Network . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 371

Table 3.51 Routing Table Entry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 387

Table 3.52 Route Status Values . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 387

Table 3.53 Route Discovery Table Entry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 388

Table 3.54 Broadcast Addresses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 407

Table 3.55 Broadcast Transaction Record . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 408

Table 3.56 NWK Layer Information Fields . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 414

Table 3.57 NWK Layer Status Values . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 417

Table 4.1 NIB Security Attributes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 431

Table 4.2 Elements of the Network Security Material Descriptor . . . 433

Table 4.3 Elements of the Incoming Frame Counter Descriptor . . . . 433

Table 4.4 The APS Layer Security Primitives . . . . . . . . . . . . . . . . . . 434

Table 4.5 APSME-ESTABLISH-KEY.request Parameters . . . . . . . . 440

Table 4.6 APSME-ESTABLISH-KEY.confirm Parameters . . . . . . . 441

Table 4.7 APSME-ESTABLISH-KEY.indication Parameters . . . . . 442

Table 4.8 APSME-ESTABLISH-KEY.response Parameters . . . . . . 443

Table 4.9 Mapping of Frame Names to Symmetric-Key Key

Agreement Scheme Messages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 445

Table 4.10 Mapping of Symmetric-Key Key Agreement Error

Conditions to Status Codes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 446

xvii

ZigBee Specification

Document 053474r17

Table 4.11 APSME-TRANSPORT-KEY.request Parameters . . . . . . 450

Table 4.12 KeyType Parameter of the Transport-Key Primitive . . . . 450

Table 4.13 TransportKeyData Parameter for a Trust

Center Master Key or Link Key . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 451

Table 4.14 TransportKeyData Parameter for a Network Key . . . . . . 451

Table 4.15 TransportKeyData Parameter for an Application

Master or Link Key . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 452

Table 4.16 APSME-TRANSPORT-KEY.indication Parameters . . . 454

Table 4.17 TransportKeyData Parameter for a Trust Center

Master or Link Key . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 455

Table 4.18 TransportKeyData Parameter for a Network Key . . . . . . 455

Table 4.19 TransportKeyData Parameter for an

Application Master or Link Key . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 455

Table 4.20 APSME-UPDATE-DEVICE.request Parameters . . . . . . 458

Table 4.21 APSME-UPDATE-DEVICE.indication Parameters . . . . 460

Table 4.22 APSME-REMOVE-DEVICE.request Parameters . . . . . . 461

Table 4.23 APSME-REMOVE-DEVICE.indication Parameters . . . 462

Table 4.24 APSME-REQUEST-KEY.request Parameters . . . . . . . . 463

Table 4.25 APSME-REQUEST-KEY.indication Parameters . . . . . . 464

Table 4.26 APSME-SWITCH-KEY.request Parameters . . . . . . . . . . 465

Table 4.27 APSME-SWITCH-KEY.indication Parameters . . . . . . . 466

Table 4.28 APSME-AUTHENTICATE.request Parameter . . . . . . . . 468

Table 4.29 Action Parameter Enumeration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 468

Table 4.30 APSME-AUTHENTICATE.confirm Parameters . . . . . . 470

Table 4.31 APSME-AUTHENTICATE.indication Parameters . . . . . 471

Table 4.32 Mapping of Frame Names to Mutual Entity Authentication

Scheme Messages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 473

Table 4.33 Mapping of Mutual Entity Authentication Error

Conditions to Status Codes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 474

Table 4.34 Command Identifier Values . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 474

Table 4.35 Values of the KeyType Sub-Field . . . . . . . . . . . . . . . . . . 483

Table 4.36 AIB Security Attributes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 489

Table 4.37 Elements of the Key-Pair Descriptor . . . . . . . . . . . . . . . . 489

Table 4.38 Security Levels Available to the NWK, and APS Layers 491

Table 4.39 Encoding for the Key Identifier Sub-Field . . . . . . . . . . . 491

Table 4.40 Mapping of NLME-JOIN.indication Parameters to

Update Device Status . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 498

Table 4.41 Elements of the Permissions Configuration Table . . . . . . 517

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