1.1.1超帧结构
低速无线个域网答应可挑选性的运用超帧（superframe）结构。超帧的格局由和谐器决议。在运用超帧结构的形式下，和谐器会依据设置周期性的发送信标帧（beacon），而超帧正是由网络中的信标帧区分的，中心的区域称为竞赛接入期（CAP，contenTIonaccess period），如图1.1所示。假如和谐器不需求运用超帧结构，它能够中止发送信标帧。信标帧能够用来识别个域网，同步个域网中的设备，描绘超帧结构等。
图1.1 不包含GTSs的超帧结构
针对网络负荷较低的情况或要求特定传输带宽的情况，和谐器能够从超帧中区分出一部分时刻，专门为这样的传输恳求服务。被区分出的时刻称为确保时隙（GTSs．Guaranteed TIme slots）。一个超帧中确保时隙的调集称为非竞赛接入（CFP，contenTIon-free period），它往往紧跟在竞赛接入期的后边，如图1.2所示。确保时隙传输形式也是可选的，由一般设备向个域网和谐器恳求，和谐器会依据当时的资源情况给予答复，并经过信标帧将下一个超帧的结构播送到网络中。竞赛接入期中的数据传输有必要在非竞赛接入期开端之前完毕：相同，非竞赛接入期中每个确保时隙里的数据传输也要鄙人一个确保时隙开端之前或非竞赛接入期的结尾之前完毕。
图1.2 包含GTSs的超帧结构
超帧往往被分为活泼期（acTIve）和非活泼期（inactive）。在活泼期，和谐器担任安排坚持该网络，个域网中的各设备间能够进行数据通讯；而在非活泼期中，个域网和谐器和一般设备能够进入低功耗形式，个域网中各设备不进行数据传输。一个完好的超帧结构如图1.3所示。
图1.3 完好的超帧结构
描绘超帧结构的量为BO（Beacon Order）和SO（Superframe Order）。其间，BO决议发送信标帧的周期，也即一个超帧的长度BI（beacon interval），见（1.1）；SO决议一个超帧中活泼期继续的时刻，即SD（superframe duration），见（1.2）。其间，aBaseSuperframeDuration为960 symbols。依据协议的规则，BO的取值规模为0到14，当BO为15时，标明不运用超帧结构；SO的取之规模也是0到14，但有必要确保SO不大于BO，当SO等于BO时，标明该超帧中不包含非活泼期。
1.1.2 MAC层帧结构和帧分类
IEEE 802．15．4 MAC层帧结构的规划是以用最低复杂度实现在多噪声无线信道环境下的牢靠数据传输为方针的。每个MAC子层的帧都包含帧头、负载和帧尾三部分。帧头部分由帧操控信息、帧序列号和地址信息组成。MAC子层的负载部分长度可变，负载的详细内容由帧类型决议。帧尾部分是帧头和负载数据的16位CRC校验序列。
在MAC子层中设备地址有两种格局：16位（两个字节）的短地址和64位（8个字节）的扩展地址。16位短地址是设备与个域网和谐器相关时，由和谐器分配的个域网内部分地址；64位扩展地址则是全球仅有地址，在设备进入网络之前就分配好了。16位短地址只能确保在个域网内部是仅有的，所以在运用16位短地址通讯时需求结合16位的个域网网络标识符才有含义。两种地址类型地址信息的长度是不同的，所以MAC帧头的长度也是可变的。一个数据帧运用哪种地址类型由帧操控字段标识。
IEEE 802．15．4协议共界说了四种类型的帧：信标帧，数据帧，承认帧和MAC指令帧。
图1.4 信标帧格局
1） 信标帧
信标帧的负载数据单元可分为四部分：超帧描绘字段、GTS分配字段、待转发数据方针地址字段和信标帧负载数据。
Superframe Specification：信标帧中超帧描绘字段规则了该超帧的继续时刻，活泼期继续时刻以及竞赛接入期继续时刻等信息。
GTS field:GTS分配字段将非竞赛接入期区分为若干个GTS，并把每个GTS详细分配给相应设备。
Pending Address field：转发数据方针地址列出了与个域网和谐器保存的数据相对应的设备地址。一个设备假如发现自己的地址出现在待转发数据方针地址字段里，则标明和谐器存有归于该设备的数据，所以它就会向和谐器宣布恳求传送数据的MAC指令帧。
Beacon Payload：信标帧负载数据为上层协议供给数据传输接口。例如在运用安全机制的时分，这个负载域将依据被通讯设备设定的安全通讯协议填入相应的信息。
在不运用超帧结构的网络里，和谐器在其他设备的恳求下也会发送信标帧。此刻信标帧的功用是辅佐和谐器向设备传输数据，整个帧只要待转发数据方针地址字段有含义。
2）数据帧
图1.5 数据帧格局
数据帧用来传输上层传到MAC子层的数据，它的负载字段包含上层需求传送的数据。数据负载传送至MAC子层时，被称为MAC服务数据单元。它的首尾被别离附加头信息和尾信息后，就构成了MAC帧。
MAC帧传送至物理层后，就成为了物理帧的负载。该负载在物理层被“包装”，其首部增加了同步信息和帧长度字段。同步信息包含用于同步的前导码等。帧长度字段运用一个字节的低7位标识MAC帧的长度，所以MAC帧的长度不会超越127个字节。
3）承认帧
图1.6 承认帧格局
假如设备收到意图地址为其本身的数据帧或MAC指令帧，而且帧的操控信息字段的承认恳求位被置l，则设备需求回应一个承认帧。承认帧的序列号应该与被承认帧的序列号相同，负载长度为零。承认帧紧接着被承认帧发送，不需求运用CSMA-CA机制竞赛信道。
4）MAC指令帧
图1.7 MAC帧格局
MAC指令帧用于组成个域网，传输同步数据等。现在界说好的指令帧首要完结三方面的功用：把设备相关到个域网，与和谐器交流数据，分配GTS。指令帧在格局上和其他类型的帧没有太多的差异，仅仅帧操控字段的帧类型位有所不同。
1.1.3 数据传输形式
依据IEEE802.15.4协议，低速无线个域网中存在着三种数据传输方法：设备发送数据给和谐器、和谐器发送数据给设备和对等设备之间的数据传输。在星形拓扑结构的网络中只存在着前两种数据传输方法，这是由于数据只在和谐器和设备之间交流，设备之间的数据传输也要经过和谐器来转发；而在点对点型拓扑结构网络中，三种数据传输方法都存在。
一起，依据超帧结构存在与否，低速无线个域网的通讯形式又能够分为信标使能通讯和信标不使能通讯。
1） 设备发送数据给和谐器
在信标使能通讯中，当设备要向和谐器发送数据时，设备有必要先接纳和谐器向网络中的播送的信标帧，当收到信标帧后，设备能够和和谐器及网络中的其它设备在超帧上坚持同步。然后设备能够运用slotted CSMA-CA竞赛信道资源，向和谐器发送数据帧。当和谐器成功接纳到数据帧后，和谐器能够挑选发送承认帧（ACK）给设备。发送承认帧时不需求经过CSMA-CA去竞赛信道资源，而是紧跟着在数据帧之后发送。当设备成功收到承认帧后，本次通讯完毕。整个进程如图1.4所示。
图1.8 信标使能形式中设备向和谐器发送数据
在信标不使能通讯形式中，当设备要向和谐器发送数据时，设备能够直接运用unslottedCSMA-CA竞赛信道资源，向和谐器发送数据帧。当和谐器成功接纳到数据帧后，和谐器也能够挑选发送承认帧（ACK）给设备。承认帧不需求经过CSMA-CA去竞赛信道资源，而是紧跟在数据帧之后发送。当设备成功接纳到承认帧后，本次通讯完毕。整个进程如图1.5所示。
图1.9 信标不使能形式中设备向和谐器发送数据
以上的传输方法又称为直接传输形式（direct）。
2） 和谐器发送数据给设备
在信标使能形式通讯中，当和谐器要向设备发送数据时，和谐器会将该信息保存在信标帧中向整个网络播送。设备会周期性的接纳网络中的和谐器发送的信标帧，当设备从信标帧中得知有本身要承受的数据时，设备将经过slotted CSMA-CA竞赛信道资源发送MAC指令帧恳求接纳数据。当和谐器成功接纳到该恳求接纳数据指令帧后，和谐器能够挑选发送承认帧给设备。然后和谐器能够经过slotted CSMA-CA竞赛信道资源发送数据给设备。设备经过发送承认帧来保证这次通讯成功，当和谐器收到承认帧时，本次通讯完毕。整个进程如图1.6所示。
图1.10 信标使能形式中和谐器向设备发送数据
在信标不是能通讯形式中，当和谐器要向设备发送数据时，和谐器将先保存数据等候设备恳求，设备会定时的经过unslotted CSMA-CA竞赛信道资源传输MAC指令帧恳求接纳数据。和谐器成功接纳到该恳求接纳数据的指令帧后能够发送承认帧承认，假如的确有该设备即将承受的数据，和谐器将经过unslotted CSMA-CA竞赛信道资源发送数据帧给设备；假如没有，和谐器会发送负载为空的数据帧给设备，标明没有该设备要承受的数据。设备经过发送承认帧来保证这次通讯成功，当和谐器接纳到承认帧后，本次通讯完毕。整个进程如图1.7所示。
图1.11 信标不使能形式中和谐器向设备发送数据
以上的传输方法又称为直接传输形式。
［H1］MAC Header
［H2］MAC Footer ， 帧尾，用于CRC校验
