无线组网协议设计Word文档格式.docx
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3.7单位间隔（UI）
用于数字信号传输的时间单位，一个单位间隔是数据信号状态变化的最小时间单位，等同于传输一个bit数据的时间长度。
四、网络体系结构
4.1特征
4.1.1物理层为470MHz无线。
4.1.2端点应具有32bit地址。
4.1.3端点应具备路由转发功能，当启动端点要访问的目标端点无法直接到达时，可通过网络中的与启动端点直接连接的端点路由到达。
4.1.4提供网络层通信协议规范，实现对应用层数据的封装和拆封。
4.1.5端点应实现多种通信协议的转换，完成与其他标准或异构网络的通信。
4.2体系结构
本协议中的所有端点，不管是ISU、ICU或者HISU，都是采用无线通信，频段为470MHz.
理论上，在端点的无线覆盖范围内的端点之间都可以建立网络，图1为一种假设的网络拓扑。
本协议分为四个层次，物理层、MAC层、网络层和应用层，见图2的协议层次结构。
物理层提供物理信道的连接，本协议的物理层为470MHz无线。
MAC层为抽象的物理链路层，本层向上层提供数据接口和信道管理接口。
网络层提供组网功能，信道设置功能和数据传输功能，向上层提供数据接口。
应用层为用户定义的协议，通过网络层提供的数据接口和其他的端点交换数据。
五、数据链路层
5.1特征
5.1.1数据链路层分为MAC层和LLC层。
5.1.2数据链路层负责相邻设备间的单跳数据通信。
5.1.3数据链路层应支持广播方式和点对点方式。
5.1.4数据链路层应支持载波监听和冲突检测。
5.2MAC层时序
接收方在收到第一个数据字节时视为数据包起始，然后开始单位间隔（UI）计时，同
时连续接收后续数据，每收到一个新的字节都重新清零UI计时器，当40个UI时间内没有
接收到后续字节时，视为当前数据包结束，这个时间称为包间隔时间Tpi。
数据包接收结束
后，通信信道进入空闲状态。
在空闲状态时，一旦再次接收到某个数据字节，则视为一个新
的数据包传输开始。
对于数据发送方而言，若要连续发送多个数据包，则包与包的时间间隔不得低于Tpi。
也就是说，当一个数据包发送结束后，Tpi（40个UI）间隔内，不得发起下一个数据包传输。
如下图所示：
数据包n数据包n+1
H——
卜不小于tpi■
图3包间隔
每个节点对外发送数据时，需要检测信道载波，如果检测到空中存在通信信道载波，则
应进行退避，随机延时一小段时间后再检测信道载波，直到未检测到载波，节点方可按照传
输规定发送数据。
传输结束后，接收方应该在1秒钟之内回复应答，发送方在1秒内未收到应答时，应该重发数据，最多重发3次。
5.3LLC层PDU结构
5.3.1所有PDU包含整数个byte，每个byte都是高位先发送，byte传输顺序自左至右，协议格式如图4所示。
起始结束
源MAC地址[4B]
目的MAC地址
[4B]
控制字
[1B]
数据
[...]
校验
[2B]
图4LLC层PDU格式
5.3.2每个端点具有4byte物理（MAC）地址标识，点对点通信时，源MAC地址为发送
端点的地址标识，目的地址为邻居节点中的接收端点MAC地址标识。
广播通信时，
源MAC地址为发送端点的地址标识，目的MAC地址为0XFFFFFFFF。
地址标识可
包含安装地点信息，可将4byte的地址分为4段，如图5所示。
高位低位
片区号
[4bit]
楼栋单元
[12bit]
楼层房间
设备序号
图5地址标识
5.3.3控制字决定了网络层的PDU功能以及接收应答，见表1.
控制字值
功能描述
0x80
指定网络层PDU功能为组网操作
0x86
指定网络层PDU功能为数据传输
0x8C
指定网络层PDU功能为信道设置
0xAA
表示链路层接收应答，任何端点在收到非广播帧时，都应该回复发送端点一个控制字为AA的应答帧。
应答帧可无须数据域。
表1控制字描述
534数据域表示控制字指定的具体的网络层PDU。
535
g（x）=x16+%15+
帧校验序列采用CRC—16帧校验，从源MAC地址开始到数据域的内容参与校验，采用下面的公式生成多项式：
X2+1
式中：
g（x）生成多项式
x――表示一个由16位二进制位串组成的代码多项式中每一项对应的二进制位。
5.4应答机制
5.4.1任何端点发出一帧点对点数据后，正确接收到该帧数据的目标端点应对源端点进行应答。
如网络层所标识的目标端点在源端点覆盖范围外时，收到该帧的目标端点身份变为路由
端点，先应答源端点，然后决定如何转发给目标端点。
5.4.2应答帧的控制字应为OxAA，数据域为空。
5.4.3任何端点都不应对广播帧进行链路层应答。
六、网络层
6.1特征
6.1.1网络层应支持组建一个新网络。
6.1.2网络层应支持通信信道设置。
6.1.3网络层应支持路由发现、邻居设备发现。
6.1.4网络层应支持确认和非确认传输。
6.1.6网络层应支持文件传输。
6.2信道设置PDU结构
信道设置协议用于设置指定端点的通信参数，包括工作信道，无线波特率和串口波特率,
PDU格式如下：
源网络地址
目的网络地址
控制
参数
[4B:
[1B:
图5信道设置PDU
6.2.1源网络地址，指发出设置命令的端点的网络地址，目的网络地址，指被设置的端点的网络地址。
6.2.2控制域决定了信道的参数类型和参数的长度，其结构如下图所示。
操作
:
4bit]
参数长度
图6信道设置控制字结构
其中：
操作占高4bit，表示设置信道的具体参数及设置应答，见下表。
描述
0001
设置工作信道，参数域的值代表要设置的工作信道
0010
设置串口波特率，参数域的值代表要设置的串口波特率
0011
设置无线速率，参数域的值代表要设置的无线速率
1100
应答设置，无参数
其他
保留
表2信道设置操作描述
参数长度占低4bit，表示参数域的长度，取值范围0〜15,以字节为单位。
623参数域标识的参数的意义由操作域决定。
可参考下表设置参数。
参数名
长度（byte）
值
工作信道
1
1〜16
欲设置的工作信道
串口波特率
表示波特率9600
表示波特率4800
2
表示波特率2400
3
表示波特率1200
4
表示波特率600
6
表示波特率19200
7
表示波特率38400
无线速率
12
表示无线空中速率为1200
48
表示无线空中速率为4800
96
表示无线空中速率为9600
19
表示无线空中速率为19200
38
表示无线空中速率为38400
表3信道参数描述
6.2.4被设置端点收到信道设置命令后，需要先应答源端点，再按照PDU的内容修改自身的
信道参数。
6.2.5信道设置过程
源端点（ISU）
信道为设置信道
图7信道设置帧
6.3组网PDU结构
组网协议用于组建一个分布式的多点路由的无线网络，PDU格式如下：
[4B]
控制[1B]
端点数/路由跳数
[1B]
端点列表/路由表
图8组网协议格式
6.3.1源网络地址，指发出组网命令的端点的网络地址，目的网络地址，指被组网的端点的网络地址。
6.3.2控制字包括了组网的操作和组网帧控制，其结构如下图所示。
传输方向位
1bit]
启动标志位
自帧标志位
尾帧标志位
~帧序列~
2bit]
组网操作
图9组网帧控制域
帧标志组合含意见下表:
首帧标志位
说明
多帧：
中间帧
结束帧
第一帧，有后续帧
单帧
表4组网帧控制
帧序列：
在多帧发送时，每发一帧，帧序列循环加1;
单帧时，帧序列固定为0.
组网操作：
见下表。
，和
00
邻接端点请求（AEREQ,AdjacencyEndpointRequest）。
主动端点以广播的方式发出此操作
01
邻接端点应答（AEREP,AdjacencyEndpointReply）。
从端点收到AEREQ后，向源端点回复自己的地址。
10
邻接表请求（RREQ,AdjacencyListRequest）。
源端点以点对点的方式发出此请求，初始化路由跳数为1,源端点加入路由表。
每个中间路由端点收到此请求，都
应把路由跳数加1,然后把自己压入路由表顶端，再转发给下级路由。
11
邻接表应答（RREP,AdjacencyListRequest）。
端点收到请求邻接表操作后，发出AEREQ以得到邻接表，然后向应答源端点。
每个中间路由收到此应答，都应根据PDU中的邻接表更新自己的路由表（不修改PDU）,再转发给下级路由。
表5组网操作描述
6.3.3端点数/路由跳数域的意义受控制字中的启动标志位控制，当启动标志为0时（下行包），
此域的值表示路由跳数，每经过一个路由端点，路由跳数加1;
当启动标志为1时（上行包），此域的值表示邻接端点数，每经过一个路由端点，路由端点都应根据组网帧中的邻接表更新自己的路由表。
6.3.4端点列表/路由表的意义同样受控制字中的启动标志位控制，当启动标志为0时（下行
包），此域表示路由表，每个路由端点都应把自己的端点插入路由表最前面；
当启动标志为
1时（上行包），此域表示邻接端点表，邻接端点表由目标端点创建，在传输过程中，每个路由端点都应根据组网帧中的邻接表更新自己的路由表。
下图为路由表或邻接表中的端点结构。
端点网络地址
信号质量]
图10端点结构
其中，端点网络地址表示端点的网络地址，信号质量表示端点到某个邻居端点的信号质量,
信号质量的值越大表示信号越强，为0表示未使用信号质量域。
下图说明路由跳数和路由表的变化过程。
假设IS
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