[4, tr5-6]
Kiến trúc của mạng LR-WPAN được định nghĩa vào năm 2003 do nhóm 802.15.4 của tổ chức IEEE thực hiện, kiến trúc tổng quan được đưa ra như hình 3.4:
Hình 3. 4: Kiến trúc tổng quan của mạng LR-WPAN IEEE 802.15.4 [5, tr6]
Trong mô hình này, lớp vật lí sẽ đảm nhiệm việc thu phát sóng radio ở mức thấp, lớp MAC sẽ cung cấp các dịch vụ truy cập đến kênh vật lí cho các lớp trên, lớp điều khiển liên kết logic (LLC) sẽ truy cập lớp MAC thông qua các dịch vụ của
IEEE 802.15.4, được tổ chức Zigbee Alliance đưa ra kiến trúc phiên bản 1.0 vào năm 2004, và thống nhất vào năm 2006. Một năm sau, tổ chức Zigbee Alliance đưa ra phiên bản Zigbee PRO với nhiều cải tiến và tương thích ngược với các phiên bản trước (phiên bản này chủ yếu cải tiến phần định tuyến). Kiến trúc của mạng Zigbee có các tầng MAC và vật lí thừa hưởng hoàn toàn chuẩn IEEE 802.15.4, và chỉ khác nhau bắt đầu từ tầng Mạng với một số các cải tiến được đưa ra về định tuyến, về anh ninh bảo mật và tầng Ứng dụng được tối ưu cho các ứng dụng đặc biệt chạy trên Zigbee bằng cách cung cấp các hàm API cũng như các đối tượng thiết bị Zigbee ZDO (Zigbee Device Object). Các đối tượng ZDO này sẽ định nghĩa các hồ sơ (profile) cho các kiểu ứng dụng và cũng đóng vai trò quan trọng trong việc cấu hình và duy trì mạng Zigbee.
Hình 3. 5: Kiến trúc mạng Zigbee ( IEEE 802.15.4) [4, tr5]
Trong mô hình mạng Zigbee, các tầng cấu thành mạng (tầng vật lí, tầng MAC, tầng mạng, tầng ứng dụng) giao tiếp với nhau qua các điểm truy nhập dịch vụ SAP (Service Access Point), nhiệm vụ của các SAP này là cung cấp các giao diện phù hợp để các tầng trên có thể lấy thông tin cần thiết của các tầng dưới phục vụ cho quá trình từ lúc bắt đầu hình thành mạng cho đến lúc mạng đi vào ổn định để truyền phát tín hiệu và bảo trì hoạt động của mạng. Các thông tin cần thiết này sẽ được các tầng lưu lại tại một cơ sở dữ liệu IB (Information Base) của mỗi tầng và các tầng trên sẽ truy nhập để lấy thông tin trong IB của các tầng dưới thông qua các nguyên hàm (primitive) và các thuộc tính (attribute) của tầng dưới.
Các nguyên hàm sẽ được các tầng trên sử dụng khi cần yêu cầu tầng dưới cung cấp thông tin cần thiết phục vụ hoạt động của tầng trên, cũng như được tầng dưới sử dụng để thông báo với tầng trên việc hoàn thành những công việc liên quan tuần tự đến hoạt động của tầng trên. Mô hình hoạt động của các nguyên hàm có thể giải thích như trong hình 3.6:
Hình 3. 6: Khái niệm nguyên hàm trong mạng Zigbee ( IEEE 802.15.4)[4, tr43]
Tầng thứ N+1 sẽ dùng các nguyên hàm để “nói chuyện” với tầng thứ N thông qua khuông dạng:
<primitive>.request: tầng trên yêu cầu các tầng dưới chuẩn bị để hoạt động, yêu cầu tầng dưới trả về <primitive>.confirm.
<primitive>. indicator : chỉ ra hoạt động cần làm cho tầng dưới. Nguyên hàm dạng này yêu cầu tầng dưới trả về <primitive>.response.
<primitive>.response: tầng dưới trả về kết quả cho indicator.
<primitive>.confirm : tầng dưới trả kết quả đã hoàn thành hành động cho request.
Mỗi tầng của mạng Zigbee (IEEE 802.15.4) cung cấp nhất hai dịch vụ là dịch vụ dữ liệu và dịch vụ quản lí. Dịch vụ dữ liệu trong mạng Zigbee (IEEE 802.15.4) có nhiệm vụ quản lí các gói dữ liệu DU (Data Unit) được truyền từ thiết bị này sang thiết bị khác trong mạng. Mỗi gói tin khi đi qua các tầng trong mạng lần lượt được các tầng thêm vào những phần tiêu đề và phần cuối để bổ sung các thông tin cần thiết phục vụ cho mục đich của từng tầng. Trong mạng Zigbee (IEEE 802.15.4) có các dạng gói tin như sau:
- Gói tin tầng ứng dụng APDU (Application Protocol Data Unit). Gói tin tầng mạng NPDU (Network Protocol Data Unit).
- Gói tin tầng vật lý PPDU (Physical Protocol Data Unit).
Hình 3. 7: Việc truyền dữ liệu trong mạng Zigbee ( IEEE 802.15.4)