IEEE 802.15.4-2015: Low-Rate Wireless Network Standard

"802.15.4-2015 英文版是IEEE发布的一个标准，主要针对低速率无线网络。该标准由IEEE LAN/MAN Standards Committee（局域网/城域网标准委员会）赞助，适用于IEEE Computer Society。此版本是对2011年版本的修订。标准文件在2015年12月5日得到IEEE-SA Standards Board的批准，并于2016年4月22日发布。" IEEE Std 802.15.4-2015是一个关键的技术标准，它定义了用于低数据速率、低功耗无线个人区域网络（WPANs）的通信协议和技术规格。这个标准广泛应用于物联网（IoT）设备，如传感器网络、智能家居系统、智能电网和Zigbee网络。 标准的核心内容包括以下几个方面： 1. **物理层（PHY）**：802.15.4定义了两种不同的物理层，分别适用于2.4 GHz ISM频段和868/915 MHz ISM频段。这些频段允许无需许可证的全球使用，适合短距离通信。PHY层规定了调制方式、数据传输速率（例如，250 kbps在2.4 GHz频段）以及信号的发射和接收规范。 2. **媒体访问控制层（MAC）**：MAC层管理网络中的通信，包括信道接入、帧结构、地址处理、网络拓扑和安全功能。802.15.4 MAC支持两种操作模式：无协调器的自组织网络（Ad Hoc）和有协调器的星型网络。它采用CSMA/CA（载波侦听多址/冲突避免）机制，以减少冲突并提高网络效率。 3. **网络层**：虽然802.15.4标准本身不包含完整的网络层，但通常与Zigbee或6LoWPAN等网络协议栈结合使用，以实现更高级别的路由和网络管理功能。 4. **安全**：标准提供了基本的安全框架，包括加密和认证，以保护网络通信不被窃听或篡改。AES-128加密算法用于数据加密，确保通信的机密性。 5. **应用框架**：802.15.4不涉及具体的应用层协议，但它为其他标准或应用提供了一个基础，如Zigbee、Thread或MiWi等，它们在802.15.4的基础上构建更复杂的应用层协议和网络服务。 802.15.4-2015标准是构建和设计低功耗、低速率无线网络的基础，对于理解和开发物联网和无线传感器网络至关重要。由于其灵活性和广泛接受度，802.15.4已成为各种物联网解决方案的首选通信标准。