物理层概述



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物理层概述

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IEEE802.15.4物理层主要完成以下几项任务：开启和关闭无线收发机、能量检测（ED）、链路质量检测（LQI）、空闲信道评估（CCA）、信道选择、数据发送和接收。IEEE802.15.4物理层在三个频段（868MHz、915 MHz和2.4GHz）上共划分了27个信道，信道编号k为0-26。其定义如下：

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物理层服务规范

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物理层通过射频固件和硬件提供MAC层和物理无线信道之间的接口。

PLME：物理层管理实体。

PHY PIB：PAN信息库。

 

图1 物理层参考模型

 

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物理层数据服务

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PD-SAP支持两个对等的MAC层实体之间传输MAC协议数据单元（MPDU）。PD-SAP支持的原语一共有三种：PD-DATA.request 、PD-DATA.confirm 和PD-DATA.indication。

PD-DATA.request原语由MAC层发送给本地物理层，请求发送MPDU（即物理层服务数据单元（PSDU））。物理层收到PD-DATA.request原语之后，如果设备处于发射使能状态（TX_ON），则物理层先把请求原语提供的PSDU封装成物理层协议数据单元（PPDU），然后开始发送。数据发送成功后，物理层就向MAC层发出状态为SUCCESS的证实原语PD-DATA.confirm。如果设备处于接收使能状态（RX_ON）或者处于发送关闭状态（TRX_OFF），则物理层向MAC层发送状态为RX_ON或TRX_OFF的证实原语PD-DATA.confirm。

PD-DATA.confirm原语由物理层发送给MAC层，作为对PD-DATA.request原语的响应。

PD-DATA.indication原语指示一个MPDU从物理层传送到本地MAC层实体。此原语由物理层产生并发送给MAC层以提交接收到的PSDU。如果接收到的psduLength字段为0或者大于内部常数aMaxPHYPacketSize，则物理层不产生原语服务。

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物理层管理服务

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PLME-SAP允许在MLME和PLME之间传送管理命令。PLME-SAP支持的原语有PLME-CCA、PLME-ED、PLME-GET、PLME-SET-TRX-STATE和PLME-SET。

PLME-CCA.request原语请求PLME执行空闲信道评估（CCA）。收到PLME-CCA.request原语后，如果设备处于接收使能状态，PLME就指示物理层进行信道评估。物理层完成CCA后，PLME就向MLME发送PLME-CCA.confirm原语，根据CCA结果提供信道状态信息（BUSY\IDLE）。如果设备处于关闭状态（TRX_OFF）或者发送使能状态（TX_ON），则无法进行信道评估，此时PLME向MLME发送PLME-CCA.confirm原语，指示CCA失败的原因（TRX_OFF或者TX_ON）。

PLME-ED.request原语请求PLME执行能量检测（ED）。收到PLME-ED.request原语后，如果设备处于接收使能状态，PLME就指示物理层进行能量检测。物理层完成ED后，PLME就向MLME发送PLME-ED.confirm原语，报告能量检测成功（SUCCESS）和测得的能量信道等级。如果设备处于关闭状态（TRX_OFF）或者发送使能状态（TX_ON），则无法进行能量检测，此时PLME向MLME发送PLME-ED.confirm原语，指示ED失败的原因（TRX_OFF或者TX_ON）。

PLME-GET.request原语向PLME请求PHY PIB中的相关属性的值。收到PLME-GET.request原语后，PLME就到数据库中检索该属性。如果从数据库中检索不到请求的PIB属性标识，则PLME就向MLME发送PLME-GET.confirm原语，状态为不支持的属性（UNSUPPORTED_ATTRIBUTE）。如果从数据库中检索到请求的PIB属性标识，则PLME就向MLME发送PLME-GET.confirm原语，状态为SUCCESS，并返回属性值。

PLME-SET-TRX-STATE.request原语请求PLME改变收发信机的内部工作状态。收到PLME-SET-TRX-STATE.request原语后，如果改变收发信机工作状态的请求被接受，则PLME-SET-TRX-STATE.confirm的状态为SUCCESS。

如果设备当前的收发状态就是请求原语请求的状态，则证实原语status的值为收发信机当前状态。如果请求原语请求改变到状态RX_ON或者TRX_OFF，而此时物理层正在发送一个PPDU，则证实原语的status值为BUSY_TX，并在发送结束后改变到请求的收发信机工作状态。

如果请求原语请求改变到状态TX_ON或者TRX_OFF，而此时设备正处于RX_ON状态并且已经接收到有效的帧开始符（FSD），则证实原语的status值为BUSY_RX，并在发送结束后改变到请求的收发信机工作状态。

如果PLME-SET-TRX-STATE.request原语的状态为FORCE_TRX_OFF，则不管物理层当前出于什么状态，收发信机将被强制改变到TRX_OFF状态。

PLME-SET.request原语请求PLME设置或者改变PIB属性的值。如果在数据库中找不到PLME-SET.request原语中的PIB属性，则PLME-SET.confirm原语中的状态值为UNSUPPORTED_ATTRIBUTE，如果PLME-SET.request原语中的PIB属性值超出了有效范围，则PLME-SET.confirm原语中的状态值为INVALID_PARAMETER。如果成功设置了PIB属性值，则PLME-SET.confirm原语中的状态值为SUCCESS。