IEEE 802.15.4 网络上 16 位寻址的优势是什么？

Question

我能想到的在 IEEE 802.15.4 网络上使用 16 位而不是 64 位寻址的唯一优点是每帧节省了 6 个字节。内存受限的设备（微控制器）也可能会取得一些小胜利，尤其是当它们需要保留许多地址的列表时。

但是有几个缺点：

• 协调员必须在场处理短地址
• 地址冲突的巨大风险
• 可能会在其他节点不知道的情况下为设备分配新地址

我还缺少短寻址的其他优点吗？

Answer 1

您的推理是正确的，考虑到数据包大小限制，它节省了 6 个字节，这是一个不小的数量。这也可以通过 PanId 与 ExtendedPanId 寻址来完成。

不过，您对其他一些观点不准确：

• 协调器不分配短地址。设备在加入网络时会随机选择一个。
• 是的，有 1/65000 左右的几率发生碰撞。发生这种情况时，BOTH 设备会选择一个新的短地址并通知网络存在地址冲突。 （在实践中，我在 6 年内看到这种情况发生了两次）
• 这就是存在绑定机制的原因。您使用 64 位地址创建绑定。当向短地址传输失败时，可以使用 64 位地址重新定位目标节点并更正路由。

Answer 2

短（16 位）和简单（8 位）寻址模式以及 PAN ID 压缩选项可显着节省任何 802.15.4 帧中的字节数。您是正确的，这些节省对于 802.15.4 设计用于内存受限的设备来说是一个小小的胜利，但是这些节省的主要目标是对无线电使用的影响。

802.15.4 的最初设计目标是沿着 10 米链路、250kbit/s、低成本、电池供电的设备。

802.15.4 中的最大帧长度为 128 字节。 802.15.4 中的“完整”寻址模式包括一个 16 位但 PAN ID 和一个用于发送器和接收器的 64 位扩展地址。这相当于 20 个字节或帧中可用字节的大约 15%。如果必须一直使用这些长地址，则会对可以在任何帧中发送的应用程序数据量以及用于操作 Tx 和 Rx 中的无线电收发器的能量产生重大影响。

802.15.4 MAC 层定义了一个关联过程，可用于协商和使用更短的寻址机制。通常使用的寻址是一个 16 位 PAN ID 和两个 16 位 Short Id，总计 6 个字节或大约 5% 的可用字节。

关于你的缺点列表：

• 是的，协调员必须分发短地址。没有具体说明如何创建和分配地址，但 MAC 层确实具有通知其上层存在冲突的机制。
• 冲突的风险并不大，因为有 65533 个可能的地址要分发，而 802.15.4 只担心“第 2 层”链接（注意：0xFFFF 和 0xFFFE 是特殊值）。这些地址不是可路由/路由/互联地址（嗯，不是从 802.15.4 的角度来看）。
• 是的，我猜一个设备可能会在其他节点不知道的情况下获得一个新地址，但我预感这个问题与 ZigBee 的寻址有关，而不是与 802.15.4 MAC 寻址有关。不幸的是，我对 ZigBee 的寻址了解不多，因此无法在此发表过多评论。

我认为重要的是要指出 802.15.4 是第 1 层和第 2 层规范，而 ZigBee 是第 3 层，即 ZigBee 位于 802.15.4 之上。

此表并非 100% 准确，但我发现在这种情况下考虑 802.15.4 很有用：

+---------------+------------------+------------+
|  Application  | HTTP / FTP /Etc  | COAP / Etc |
+---------------+------------------+------------+
|  Transport    |  TCP / UDP       |            |
+---------------+------------------+   ZigBee   |
|  Network      |   IP             |            |
+---------------+------------------+------------+
|  Link / MAC   | WiFi / Ethernet  | 802.15.4   |
|               |    Radio         |   Radio    |
+---------------+------------------+------------+