ZigBee协议：平台服务与应用框架详解

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ZigBee网络协议是一种专为低功耗、低成本、短距离无线通信设计的标准化技术，它主要用于物联网（IoT）设备之间的通信，特别是智能家居、工业自动化和智能城市等领域。该协议由ZigBee联盟制定，版权归ZigBee标准组织所有。ZigBee Specification文档详细描述了在ZigBee平台上运行的应用程序所使用的基础设施、服务、堆栈架构、网络模型、应用框架以及设备功能。 ZigBee网络的核心组件包括一个设备层（Device Layer），用于处理底层的硬件操作，如传感器数据采集和控制命令发送；网络/安全层（Network/Security Layer），负责建立、维护和管理网络连接，确保数据的安全传输；中间件层（Middleware Layer），提供应用程序接口（API），使得开发者可以轻松创建和部署各种应用；以及应用支持子层（Application Support Sublayer），它定义了与上层应用交互的规则和协议。协议定义了多种网络模式，如星型、网状和令牌环形结构，以适应不同的应用场景需求。其中，星型模式是最常见的，适合小范围内的设备通信，而网状模式则通过多个设备形成多跳通信路径，增强了网络的可靠性和覆盖范围。此外，ZigBee还支持设备间的设备发现、组网、任务分配和协调，以及数据的可靠传输和错误检测机制。安全是ZigBee网络的一个关键特性，它提供了多种加密方法，包括AES（高级加密标准）用于数据加密，以及安全密钥交换协议来保护网络连接。为了简化开发过程，ZigBee还定义了多种绑定（Binding）机制，将不同功能的设备和应用程序组合在一起，减少了开发者的工作量。 ZigBee规范也支持多个应用领域，如住宅自动化（Home Automation）、健康和健身（Health and Fitness）、能源管理（Energy Management）等，通过特定的应用层（Application Profile），针对这些场景提供了预定义的功能和服务。每个应用层都是基于通用框架（ZigBee Framework），并结合特定设备的特性进行定制。 ZigBee网络协议是一个开放的标准，为实现低功耗、可靠且易于扩展的物联网连接提供了基石。随着物联网的发展，ZigBee因其灵活性和高效性，在智能家居和工业自动化等领域得到了广泛应用。

List of Tables

xiv

Table 2.101 Fields of the Discovery_Cache_rsp Command . . . . . . . 173

Table 2.102 Fields of the Discovery_store_rsp Command . . . . . . . . 174

Table 2.103 Fields of the Node_Desc_store_rsp Command . . . . . . . 175

Table 2.104 Fields of the Power_Desc_store_rsp Command . . . . . . 176

Table 2.105 Fields of the Active_EP_store_rsp Command . . . . . . . . 177

Table 2.106 Fields of the Simple_Desc_store_rsp Command . . . . . . 178

Table 2.107 Fields of the Remove_node_cache_rsp Command . . . . 179

Table 2.108 Fields of the Find_node_cache_rsp Command . . . . . . . 180

Table 2.109 Fields of the Extended_Simple_Desc_rsp Command . . 181

Table 2.110 Fields of the Extended_Active_EP_rsp Command . . . . 183

Table 2.111 End Device Bind, Unbind and Bind Management

Server Services Primitives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185

Table 2.112 Fields of the End_Device_Bind_rsp Command . . . . . . . 186

Table 2.113 Fields of the Bind_rsp Command . . . . . . . . . . . . . . . . . 187

Table 2.114 Fields of the Unbind_rsp Command . . . . . . . . . . . . . . . 188

Table 2.115 Fields of the Bind_Register_rsp Command . . . . . . . . . . 189

Table 2.116 Fields of the Replace_Device_rsp Command . . . . . . . . 190

Table 2.117 Fields of the Store_Bkup_Bind_Entry_rsp Command . 191

Table 2.118 Fields of the Remove_Bkup_Bind_Entry_rsp

Command . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192

Table 2.119 Fields of the Backup_Bind_Table_rsp Command . . . . . 193

Table 2.120 Fields of the Recover_Bind_Table_rsp Command . . . . 194

Table 2.121 Fields of the Backup_Source_Bind_rsp Command . . . . 195

Table 2.122 Fields of the Recover_Source_Bind_rsp Command . . . 196

Table 2.123 Network Management Server Service Commands . . . . 197

Table 2.124 Fields of the Mgmt_NWK_Disc_rsp Command . . . . . . 197

Table 2.125 NetworkList Record Format . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198

Table 2.126 Fields of the Mgmt_Lqi_rsp Command . . . . . . . . . . . . . 200

Table 2.127 NeighborTableList Record Format . . . . . . . . . . . . . . . . 201

Table 2.128 Fields of the Mgmt_Rtg_rsp Command . . . . . . . . . . . . . 203

Table 2.129 RoutingTableList Record Format . . . . . . . . . . . . . . . . . 204

Table 2.130 Fields of the Mgmt_Bind_rsp Command . . . . . . . . . . . . 205

Table 2.131 BindingTableList Record Format . . . . . . . . . . . . . . . . . 206

Table 2.132 Fields of the Mgmt_Leave_rsp Command . . . . . . . . . . . 208

Table 2.133 Fields of the Mgmt_Direct_Join_rsp Command . . . . . . 209

Table 2.134 Fields of the Mgmt_Permit_Joining_rsp Command . . . 210

Table 2.135 Fields of the Mgmt_Cache_rsp Command . . . . . . . . . . 211

Table 2.136 DiscoveryCacheList Record Format . . . . . . . . . . . . . . . 211

ZigBee Specification

Document 053474r20

Table 2.137 Fields of the Mgmt_NWK_Update_notify Command . . 213

Table 2.138 ZDP Enumerations Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214

Table 2.139 ZigBee Device Objects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228

Table 2.140 Startup Attributes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244

Table 2.141 Additional Commissioning Attributes . . . . . . . . . . . . . . 245

Table 2.142 Device and Service Discovery Attributes . . . . . . . . . . . 246

Table 2.143 Security Manager Attributes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 248

Table 2.144 Binding Manager Attributes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 249

Table 2.145 Network Manager Attributes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252

Table 2.146 Node Manager Attributes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253

Table 2.147 Group Manager Attributes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254

Table 2.148 Configuration Attributes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255

Table 2.149 Configuration Attribute Definitions . . . . . . . . . . . . . . . . 256

Table 3.1 NLDE-SAP Primitives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263

Table 3.2 NLDE-DATA.request Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264

Table 3.3 NLDE-DATA.confirm Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267

Table 3.4 NLDE-DATA.indication Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . 268

Table 3.5 Summary of the Primitives Accessed Through

the NLME-SAP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 270

Table 3.6 NLME-NETWORK-DISCOVERY.request Parameters . . 271

Table 3.7 NLME-NETWORK-DISCOVERY.confirm Parameters . 272

Table 3.8 Network Descriptor Information Fields . . . . . . . . . . . . . . . 272

Table 3.9 NLME-NETWORK-FORMATION.request Parameters . . 274

Table 3.10 NLME-NETWORK-FORMATION.confirm

Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 276

Table 3.11 NLME-PERMIT-JOINING.request Parameters . . . . . . . 277

Table 3.12 NLME-PERMIT-JOINING.confirm Parameters . . . . . . . 278

Table 3.13 NLME-START-ROUTER.request Parameters . . . . . . . . 279

Table 3.14 NLME-START-ROUTER.confirm Parameters . . . . . . . . 280

Table 3.15 NLME-ED-SCAN.request Parameters . . . . . . . . . . . . . . 281

Table 3.16 NLME-ED-SCAN.confirm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282

Table 3.17 NLME-JOIN.request Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283

Table 3.18 NLME-JOIN.indication Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . 286

Table 3.19 NLME-JOIN.confirm Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287

Table 3.20 NLME-DIRECT-JOIN.request Parameters . . . . . . . . . . . 288

Table 3.21 NLME-DIRECT-JOIN.confirm Parameters . . . . . . . . . . 289

Table 3.22 NLME-LEAVE.request Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . 290

Table 3.23 NLME-LEAVE.indication Parameters . . . . . . . . . . . . . . 292

List of Tables

xvi

Table 3.24 NLME-LEAVE.confirm Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . 293

Table 3.25 NLME-RESET.request Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . 294

Table 3.26 NLME-RESET.confirm Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . 295

Table 3.27 NLME-SYNC.request Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . 297

Table 3.28 NLME-SYNC.confirm Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . 298

Table 3.29 NLME-GET.request Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 300

Table 3.30 NLME-GET.confirm Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301

Table 3.31 NLME-SET.request Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 302

Table 3.32 NLME-SET.confirm Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 303

Table 3.33 NLME-NWK-STATUS.indication Parameters . . . . . . . . 304

Table 3.34 NLME-ROUTE-DISCOVERY.request Parameters . . . . 306

Table 3.35 NLME_ROUTE-DISCOVERY.confirm Parameters . . . 308

Table 3.36 Allowable Frame Control Sub-Field Configurations . . . . 310

Table 3.37 Values of the Frame Type Sub-Field . . . . . . . . . . . . . . . . 310

Table 3.38 Values of the Discover Route Sub-Field . . . . . . . . . . . . . 311

Table 3.39 Values of the Multicast Mode Sub-Field . . . . . . . . . . . . . 313

Table 3.40 NWK Command Frames . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 316

Table 3.41 Many-to-One Field Values . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 318

Table 3.42 Status Codes for Network Status Command Frame . . . . . 324

Table 3.43 NWK Layer Constants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 341

Table 3.44 NIB Attributes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 343

Table 3.45 Route Record Table Entry Format . . . . . . . . . . . . . . . . . . 350

Table 3.46 Network Address Map . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 350

Table 3.47 Capability Information Bit-Fields . . . . . . . . . . . . . . . . . . 356

Table 3.48 Neighbor Table Entry Format . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 370

Table 3.49 Additional Neighbor Table Fields . . . . . . . . . . . . . . . . . . 372

Table 3.50 Example Addressing Offset Values for Each Given

Depth Within the Network . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 374

Table 3.51 Routing Table Entry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 390

Table 3.52 Route Status Values . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 390

Table 3.53 Route Discovery Table Entry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 391

Table 3.54 Broadcast Addresses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 412

Table 3.55 Broadcast Transaction Record . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 413

Table 3.56 NWK Layer Information Fields . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 419

Table 3.57 NWK Layer Status Values . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 422

Table 4.1 NIB Security Attributes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 437

Table 4.2 Elements of the Network Security Material Descriptor . . . 439

Table 4.3 Elements of the Incoming Frame Counter Descriptor . . . . 439

xvii

ZigBee Specification

Document 053474r20

Table 4.4 The APS Layer Security Primitives . . . . . . . . . . . . . . . . . . 440

Table 4.5 Security Policy for Accepting APS Commands . . . . . . . . 446

Table 4.6 Security Policy for Sending APS Commands . . . . . . . . . . 447

Table 4.7 APSME-ESTABLISH-KEY.request Parameters . . . . . . . . 449

Table 4.8 APSME-ESTABLISH-KEY.confirm Parameters . . . . . . . 451

Table 4.9 APSME-ESTABLISH-KEY.indication Parameters . . . . . 452

Table 4.10 APSME-ESTABLISH-KEY.response Parameters . . . . . 453

Table 4.11 Mapping of Frame Names to Symmetric-Key Key

Agreement Scheme Messages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 455

Table 4.12 Mapping of Symmetric-Key Key Agreement Error

Conditions to Status Codes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 456

Table 4.13 APSME-TRANSPORT-KEY.request Parameters . . . . . . 460

Table 4.14 KeyType Parameter of the Transport-Key Primitive . . . . 460

Table 4.15 TransportKeyData Parameter for a Trust

Center Master Key or Link Key . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 461

Table 4.16 TransportKeyData Parameter for a Network Key . . . . . . 461

Table 4.17 TransportKeyData Parameter for an Application

Master or Link Key . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 462

Table 4.18 APSME-TRANSPORT-KEY.indication Parameters . . . 464

Table 4.19 TransportKeyData Parameter for a Trust Center

Master or Link Key . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 465

Table 4.20 TransportKeyData Parameter for a Network Key . . . . . . 465

Table 4.21 TransportKeyData Parameter for an

Application Master or Link Key . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 465

Table 4.22 APSME-UPDATE-DEVICE.request Parameters . . . . . . 468

Table 4.23 APSME-UPDATE-DEVICE.indication Parameters . . . . 470

Table 4.24 APSME-REMOVE-DEVICE.request Parameters . . . . . . 471

Table 4.25 APSME-REMOVE-DEVICE.indication Parameters . . . 472

Table 4.26 APSME-REQUEST-KEY.request Parameters . . . . . . . . 474

Table 4.27 APSME-REQUEST-KEY.indication Parameters . . . . . . 475

Table 4.28 APSME-SWITCH-KEY.request Parameters . . . . . . . . . . 476

Table 4.29 APSME-SWITCH-KEY.indication Parameters . . . . . . . 477

Table 4.30 APSME-AUTHENTICATE.request Parameter . . . . . . . . 479

Table 4.31 Action Parameter Enumeration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 479

Table 4.32 APSME-AUTHENTICATE.confirm Parameters . . . . . . 480

Table 4.33 APSME-AUTHENTICATE.indication Parameters . . . . . 481

Table 4.34 Mapping of Frame Names to Mutual Entity

Authentication Scheme Messages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 484

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临峰不畏

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ZigBee协议：平台服务与应用框架详解

电子政务-基于zigbee网络协议智能蓄电池体与集中控制装置的通信系统.zip

Zigbee3.0协议栈.zip

基于 ZigBee 网络的无线光照度检测系统软件数据流示意图

zigbee 2007协议栈网络实验

zigbee的网络层协议规范

ZigBee协议栈网络管理

zigbee与上位机通信实验

stm32f103c8t6实现zigbee的通信原理

请说明配置 ZigBee 模块的内容和步骤。

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