IEEE 802.15.4标准下的物理层任务和接口

IEEE 802.15.4标准规定物理层负责完成如下任务：

（1）激活和取消无线收发器。

（2）检测当前信道的能量。

（3）发送链路质量指示。

（4）评估CSMA／CA的空闲信道。

（5）选择信道频率。

（6）发送与接收数据。

IEEE 802.15.4标准定义了27个信道，信道编号为0～26。信道跨越3个频段，具体为2.4GHz频段的16个信道、915 MHz频段的10个信道、868 MHz频段的一个信道。这些信道的频段中心的定义如下，其中k表示信道编号：

1）物理层服务规范

物理层（PHY）通过射频连接件和硬件实现MAC子层和无线物理信道之间的接口。物理层在概念上提供了物理层管理实体（Physical Layer Management Entity，PLME），该实体提供了用于调用物理层管理功能的管理服务接口。PLME还负责维护属于物理层的管理对象数据库，该数据库被称为物理层的个人区域网络信息库（PAN Information Base，PIB）。

物理层的组件和接口如图6－8所示。物理层提供两种服务，即通过物理层数据服务接入点（PHY Data Service Access Point，PD－SAP）提供的物理层的数据服务，以及通过PLME服务接入点（PLME Service Access Point，PLME－SAP）提供的物理层的管理服务。

图6－8　IEEE 802.15.4标准的物理层组件和接口(www.xing528.com)

PD－SAP实现对等MAC子层实体间的介质访问控制协议数据单元（MAC Protocol Data Unit，MPDU）的传输，它支持如表6－1所示的3种原语。所谓原语是指由若干条机器指令构成的一段程序，用以完成特定功能。它在执行期间是不可被分割的，即原语一旦开始执行，在执行完毕之前是不允许中断的。

表6－1　物理层数据服务接入点的原语

PLME－SAP在介质访问控制层管理实体（MAC Layer Management Entity，MLME）和物理层管理实体之间传输管理命令，支持如表6－2所示的原语。

表6－2　物理层管理实体服务接入点的原语

2）物理层帧结构

IEEE 802.15.4标准的物理层帧结构如表6－3所示。

表6－3　IEEE 802.15.4标准的物理层帧结构

前导码由32个0组成，用于收发器的码片或者符号的同步。

帧起始定界符（Start Frame Delimiter，SFD）域由8位二进制数组成，表示同步结束，数据包开始传输，SFD与前导码构成同步头。帧长度域由7位二进制数组成，表示物理层服务数据单元（PHY Service Data Unit，PSDU）的字节数，帧长度域和1位的保留位构成了物理层帧头。

PSDU域是变长的，它携带了PHY数据包的数据，包含介质访问控制协议数据单元。PSDU域是物理层的负载。