11、无线通信技术：IEEE 802.15.4 与蓝牙低功耗技术解析

无线通信技术：IEEE 802.15.4 与蓝牙低功耗技术解析

1. IEEE 802.15.4 链路层概述

IEEE 802.15.4 标准在媒体访问控制方面采用了竞争期和无竞争期相结合的方式，通过 CSMA/CA 和 TDMA 支持的时隙来实现。其超帧结构由信标传输和 16 个时隙组成。

• 信标传输 ：PAN 协调器发送信标，用于设备同步、传输配置信息和设备识别。信标发送间隔在 15ms 到 252s 之间，由于发送频率较低，不易发生冲突，因此不依赖 CSMA/CA 进行媒体访问。
• 竞争期访问 ：信标传输后，部分时隙用于设备基于 CSMA/CA 进行传输。设备在传输前会先感知信道，并在检测到冲突时进行指数退避。
• 无竞争期访问 ：PAN 协调器通过 TDMA 为特定设备分配保证访问时隙，适用于有预定义带宽需求的应用场景。

IEEE 802.15.4 网络还支持基本的可靠性机制，允许设备请求传输帧的确认。若远端设备因网络丢失未能发送确认，发送器会重发帧，但重发次数有限。此外，当设备传输不频繁，竞争期访问不会导致冲突时，网络可配置为非信标模式，降低拓扑和设备复杂度。

2. IEEE 802.15.4 帧类型与结构

IEEE 802.15.4 定义了四种帧类型：
| 帧类型值 | 含义 |
| ---- | ---- |
| 000 | 信标帧 |
| 001 | 数据帧 |
| 010 | 确认帧 | <