IEEE 802.15.4协议完整中文版 - 5.1.3 连接和断开连接

无线网络连接与断开机制

最新推荐文章于 2024-05-08 23:17:55 发布

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本文详细介绍了无线网络中设备如何与个人区域网络(PAN)建立和终止连接的过程。主要内容包括设备通过MLME-ASSOCIATE.request原语连接到PAN网络，以及通过MLME-DISASSOCIATE.request原语断开连接。文章还讨论了连接响应命令及断开连接通知命令的传输方式。

5.1.3 连接和断开连接

　　本节介绍连接和断开连接的过程。

5.1.3.1 连接

　　只有当 MAC 子层执行复位操作后，上层才能尝试将设备与 PAN 进行连接：发出 MLME-RESET.request 原语，其中参数 SetDefaultPIB 被设置为 TRUE；完成 5.1.2.1.2 节所述的主动扫描或被动扫描。信道扫描的结果可以用于选择合适的 PAN 网络。从信道扫描过程返回的 PAN 描述符列表中选择合适的 PAN 网络的算法超出了本标准的介绍范围。

　　在选择了一个用于连接的 PAN 网络后，设备的上层将通过 MLME-ASSOCIATE.request 原语请求 MLME 对有关物理层和 MAC 子层的 PIB 属性进行如下配置：

　　—— 将 phyCurrentChannel 设置为与 MLME-ASSOCIATE.request 原语中的参数 LogicalChannel。

　　—— 将 phyCurrentPage 设置为与 MLME-ASSOCIATE.request 原语中的参数 ChannelPage。

　　—— 将 macPANId 设置为与 MLME-ASSOCIATE.request 原语命令中的参数 CoordPANId。

　　—— 将 macCoordExtendedAddress 或 macCoordShortAddress (取决于要连接的协调器的信标帧)设置为与 MLME-ASSOCIATE.request 原语命令中的参数 CoordAddress。

　　只有当 macAssociationPermit 被设置为 TRUE 时，协调器才允许连接设备。同样地，设备会根据扫描过程返回的结果，判断协调器当前是否允许连接设备，只有当协调器允许连接时，设备才会尝试与 PAN 网络进行连接。当 macAssociationPermit 被设置为 FALSE 时，如果协调器接收到来自设备的连接请求命令，会直接忽略这个命令。

　　设备通过 MLME-ASSOCIATE.request 原语开始与一个 PAN 网络进行连接。需要注意的是，该原语只会让设备与一个已经存在的 PAN 网络进行连接，而不会让它自己启动一个新的 PAN 网络。

　　未连接设备的 MAC 子层通过向已存在的 PAN 网络的协调器发送连接请求命令(参考 5.3.1 节)来初始化连接过程。如果因信道访问失败而不能发送连接请求命令，MAC 子层会通知上层。

　　设备收到连接请求命令的确认帧并不意味着连接成功。协调器的上层需要一定的时间来判断 PAN 网络中的当前可用资源是否足够允许另一个设备接入。上层需要在 macResponseWaitTime 内做出决定。如果上层发现该设备曾经连接到了网络中，会将之前所获得的所有设备相关的信息替换掉。如果有足够的可用资源，协调器上层将给设备分配一个 16 为短地址，然后 MAC 子层会生成一个包括新的地址以及一个表示连接成功的状态的连接响应命令(参考 5.3.2 节)。连接响应命令。如果没有足够的可用资源，协调器的上层将通知 MAC 子层，然后 MLME 会生成一个表示连接失败的状态(参考表 6)的连接响应命令。连接响应命令应当以间接传输的方式发送给请求连接的设备，即将连接响应命令帧添加到协调器的未处理列表中，并由设备使用 5.1.6.3 节中描述的方法进行处理。

　　如果连接响应命令的功能信息字段(参考 5.3.1.2 节)中的分配地址子字段被设为 1，那么协调器的上层将分配一个地址，其范围根据协调器所支持的寻址模式而定，如表 1 所述。否则，短地址将等于 0xfffe。短地址 0xfffe 是一个特殊的情况，表示设备已经连接了，但是协调器没有为其分配短地址。在这种情况下，设备在网络中只能使用它的扩展地址通信。

　　设备接收到连接请求命令的确认帧后，最多会等待 macResponseWaitTime 给协调器做决定。PIB 性 macResponseWaitTime 是随网络拓扑结构而定的参数，用来匹配该设备将要连接的网络的具体要求。如果设备跟踪信标，它将试图从协调器的信标帧中提取连接响应命令。如果设备没有跟踪信标，它将在等待 macResponseWaitTime 之后试图从协调器中提取连接响应命令。如果设备在 macResponseWaitTime 之内没有从协调器中提取处连接响应命令，其 MLME 会发出 NO_DATA 状的 MLME-ASSOCIAYE.confirm 原语(参考 6.2.2.4 节)，表明此次连接失败。在这种情况下，上层将通过发送 TrackBeacon 参数设置为 FALSE 的 MLME-SYNC.request 原语(参考 6.2.13.1 节)来终止信标跟踪。

　　如果连接响应命令的连接状态字段表明连接成功，设备将把包含在该命令的短地址字段中的地址存储在 macShortAddress 中。在该 PAN 网络中使用这个短地址通信时依赖于表 1 中所描述的范围。如果被选择用来连接的信标中包含有协调器的短地址，那么在连接响应命令帧中的 MHR 中所包含的协调器扩展地址将被存储到 macCoordExtendedAddress 中。

表 1 —— 短地址的用法

macShortAddress	描述
0x0000-0xfffd	对于信标帧和数据帧，设备将使用短源寻址模式；对于 MAC 命令帧，设备将使用 5.3 节所述的适当源寻址模式
0xfffe	对于信标帧和数据帧，设备将使用扩展源寻址模式；对于 MAC 命令帧，设备将使用 5.3 节所述的适当源寻址模式
0xffff	设备未连接，不能进行任何数据帧通信；对于 MAC 命令帧，设备将使用 5.3 节所述的适当源寻址模式

　　如果连接响应命令的连接状态字段表明连接成功，如果由于丢失了确认帧导致连接过程中出现错误，或者如果没有接收到连接需要命令帧，那么设备则将 macPANId 设为默认值 0xffff。

　　图 17 描述了连接过程的消息流程图。

图 17. 连接过程的消息流程图

　　图 18 描述了一个没有跟踪协调器信标设备与 PAN 网络成功连接的过程。

图 18. 连接过程的另一种消息流程图

5.1.3.2 断开连接

　　上层通过向 MLME 发送 MLME-DISASSOCIATE.request 原语命令启动断开连接过程。

　　当协调器希望它的一个连接设备脱离 PAN 时，它的 MLME 将以上层所发送的 MLME-DISASSOCIATE.request 原语中参数 TxIndirect 所描述的方式发送断开连接通知命令。如果参数 TxIndirect 为 TRUE，协调器的 MLME 将以间接的传输方式向设备发送断开连接通知命令，即将断开连接通知命令帧添加存储在协调器的待处理事务列表中，并等待设备按照 5.1.6.3 节所述的方法进行提取。如果该命令帧没有被成功地提取，协调器将认为设备已经断开连接了。如果参数 TxIndirect 为 FALSE，协调器将直接向设备传输断开连接通知命令。在这种情况下，如果由于访问信道失败而不能发送断开连接通知命令，MAC 子层将通知上层。

　　如果直接/间接传输事变，协调器将认为设备已经断开连接。

　　如果设备想离开 PAN，其 MLME 将向协调器发送断开连接通知命令。如果由于信道访问失败而不能发送该命令，MAC 子层将通知上层。如果没有收到确认帧，设备将认为它已经断开连接了。

　　如果设备接收到断开连接通知命令，且该命令的源地址等于 macCoordExtendedAddress，那么它将让自己断开连接。如果协调器接收到断开连接命令，且该命令的源地址不等于 macCoordExtendedAddress，它会判断该源地址是否属于它所关联的设备。如果是，协调器将会让该设备断开连接；否则，协调器将忽略该命令。

　　设备在断开连接时将删除所有与 PAN 相关的信息，并将 macPANId，macShortAddress，macAssociatedPANCoord，macCoordShortAddress 和 macCoordExtended-Address 设为默认值。协调器在断开某个设备的连接时，将删除所有与该设备相关的信息。

　　请求断开连接的设备将通过 MLME-DISASSOCIATE.confirm 原语(参考 6.2.3.3 节)通知上层处理断开连接的处理结果。

　　图 19 描述了设备与 PAN 断开连接的消息流程图。