基于ZigBee協(xié)議的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的研究

ZigBee標(biāo)準(zhǔn)是基于IEEE802．15．4標(biāo)準(zhǔn)的，ZigBee協(xié)議棧分為兩部分IEEE802．15．4處理低級MAC層和物理層協(xié)議。ZigBee聯(lián)盟制定了網(wǎng)絡(luò)層、安全層和應(yīng)用程序接口的應(yīng)用規(guī)范。通過服務(wù)接入點(SAP)各層之間進行數(shù)據(jù)通信和協(xié)議棧管理。ZigBee協(xié)議棧中在網(wǎng)絡(luò)層之上才ZigBee協(xié)議真正定義的部分，PHY層完成數(shù)據(jù)的收發(fā)、開啟和關(guān)閉無線收發(fā)信機、能量檢測(ED)、鏈路質(zhì)量指示(LQI)、信道評估(CCA)的功能。MAC層主要功能包括采用CSMA／CA機制訪問信道，協(xié)調(diào)器產(chǎn)生信標(biāo)幀并發(fā)送，時隙保障(GTS)機制和提供MAC層可靠傳輸機制。網(wǎng)絡(luò)層是ZigBee的核心部分，它主要負責(zé)設(shè)備加入、退出網(wǎng)絡(luò)的機制，幀安全機制，路由發(fā)現(xiàn)以及維護機制，協(xié)調(diào)器的網(wǎng)絡(luò)層還要實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)拓撲的建立，并為設(shè)備分配地址。應(yīng)用接口層包括應(yīng)用支持子層(APS)，ZigBee設(shè)備對象(ADO)和制造商定義的應(yīng)用對象。APS子層負責(zé)維護綁定列表，根據(jù)設(shè)備的服務(wù)和需求對設(shè)備進行匹配，并在綁定的設(shè)備間傳送信息。ZDO負責(zé)定義設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)中的角色(如協(xié)調(diào)器還是節(jié)點)，發(fā)現(xiàn)設(shè)備并決定設(shè)備所提供的應(yīng)用服務(wù)、初始化并響應(yīng)綁定請求，在設(shè)備之間建立安全關(guān)系。此外ZigBee協(xié)議層中還具有數(shù)據(jù)的安全管理機制。

3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的QoS
3．1 服務(wù)質(zhì)量(QoS)的概念
自無線傳感器網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)以來，人們一直對如何定義WSN的服務(wù)質(zhì)量、如何衡量WSN的服務(wù)質(zhì)量，以及WSN究竟是否需要服務(wù)質(zhì)量而存在較大的分歧。目前，研究人員普遍達成的共識是：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)需要QoS支持，但是不同的應(yīng)用對QoS有不同的理解和需求，無法對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)QoS形成統(tǒng)一的定義。
服務(wù)質(zhì)量(Quality of Service，QoS)，它有多種等價或互補的定義形式。RFC2386中描述為：QoS是網(wǎng)絡(luò)在傳輸數(shù)據(jù)流時要求滿足的一系列服務(wù)請求，也就是，指網(wǎng)絡(luò)需要提供給應(yīng)用實現(xiàn)正常功能所需的性能級別保證。
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)QoS技術(shù)，通常具有兩方面的含義；1)從應(yīng)用的角度看，QoS代表用戶對于網(wǎng)絡(luò)所提供服務(wù)的滿意程度。2)從網(wǎng)絡(luò)的角度來看，QoS代表網(wǎng)絡(luò)向用戶所提供的業(yè)務(wù)參數(shù)指標(biāo)。為了方便分析，人們將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量分為兩個層面，分別是針對用戶的應(yīng)用層面和針對服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)層面。