Quản lí Beacon:
Trạm điều khiển PAN xác định được mạng làm việc ở chế độ sử dụng “beacon” hay không, trong chế độ này cấu trúc siêu khung được sử dụng. Các siêu khung được giới hạn bởi các “beacon” và được chia thành các khe có kích cỡ bằng nhau aNumberSuperframeSlots có giá trị mặc định là 16. Trạm điều khiển sẽ gửi đi các “beacon” để đồng bộ với các trạm khác.
Trong chế độ sử dụng “beacon”, trạm điều khiển sẽ tạo ra các gói đặc biệt “beacon” để đồng bộ. Các trạm làm việc trong PAN sẽ nhận các gói “beacon” và dùng các thông tin để đồng bộ với PAN Coordinator. Sự đồng bộ này là rất quan trọng trong việc kiểm soát vòng dữ liệu, tiết kiệm năng lượng và phát hiện đứt quãng. Trong chế độ không sử dụng “beacon” thì đồng bộ được thực hiện bởi quá trình hỏi vòng dữ liệu của trạm điều phối PAN Coordinator.
một danh sách kênh được chọn bởi thuộc tính phyChannelsSupported. Một thiết bị sẽ được cung cấp thông tin để bắt đầu quét kênh thông qua chỉ thị MLME-
SCAN.request. Trong thời gian quét, thiết bị đó sẽ tạm dừng việc truyền Beacon,
nếu có thể hoặc khi có kết quả của việc quét kênh, thiết bị sẽ thực hiện tiếp việc truyền Beacon. Kết quả của việc quét sẽ được trả về thông qua chỉ thị MLME- SCAN.confirm.
Quét kênh phát hiện năng lượng:
Quét kênh phát hiện năng lượng cho phép các thiết bị đầy đủ chức năng FFD thu được các đơn vị năng lượng tối đa trong mỗi kênh được yêu cầu. PAN Coordinator sử dụng kiểu quét này để lựa chọn kênh truyền trong chu kỳ hoạt động của mình khi nó bắt đầu thiết lập một PAN mới.
Quét kênh chủ động:
Quét kênh chủ động cho phép một thiết bị đầy đủ chức năng FFD xác định vị trí của Coordinator đang truyền khung Beacon trong khoảng cách hoạt động của nó. Việc quét kênh này có thể được sử dụng bởi một thiết bị có thể được chọn là trạm điều phối Coordinator trong tương để bắt đầu một PAN mới hoặc nó có thể sử dụng bởi thiết bị để liên kết. Trong khi quét chủ động, MAC sẽ từ chối tất cả các khung nhận được trên dịch vụ dữliệu tầng vật lý ngoại trừ khung Beacon.
Quét kênh bị động:
Giống như quét kênh chủ động, quét kênh bị động cho phép một thiết bị xác định bất kỳ trạm điều phối Coordinator nào đang truyền Beacon trong khoảng cách hoạt động của nó. Tuy nhiên, Khung lệnh yêu cầu Beacon sẽ không được truyền.
Kiểu quét này có thể được sử dụng bởi thiết bị cho mục đích liên kết.
Quét lại kênh:
Quét lại kênh cho phép một thiết bị xác định lại Coordinator sau khi mất sự đồng bộ. Trong khi quét, MAC sẽ từ chối tất cả các khung nhận được trên dịch vụ dữ liệu tầng vật lý ngoại trừ khung lệnh MAC gửi để tổ chức lại Coordinator.
Liên kết và phân tách các thiết bị trong PAN:
Đây là một chức năng quan trọng để PAN có thể tự cấu hình được. Mạng Zigbee (IEEE 802.15.4) hỗ trợ các chức năng liên kết và phân tách trong lớp MAC gồm có :
Quá trình liên kết (association): là thủ tục mà một thiết bị cần phải làm trong mạng khi muốn tham gia mạng. Tầng MAC cung cấp các thủ tục liên kết như là một dịch vụ cho tầng mạng và tầng mạng quản lí khuông dạng của mạng. Đa số các trường hợp thiết bị phải thực hiện quá trình thiết lập lại (MAC reset) trước khi thực hiện quá trình liên kết. Các thiết bị sẽ gửi các yêu cầu cần thiết (yêu cầu liên kết, yêu cầu dữ liệu) và nhận được các phản hồi xác nhận (ACK) hoặc kết quả liên kết
(response) tương ứng.
Có 4 nguyên hàm cần thiết trong quá trình liên kết được cung cấp bởi lớp quản lí MLME của tầng MAC bao gồm :
- MLME-Associate.request: được sử dụng bởi lớp mạng khi một thiết bị
yêu cầu gia nhập mạng. Yêu cầu này cũng bao gồm danh sách các thiết bị yêu cầu tham gia và xác định thiết bị là FFD hay RFD.
- MLME-Associate.indication: sau khi nhận được yêu cầu từ tầng MAC,
nguyên hàm indication báo cáo lại cho tầng mạng các yêu cầu lưu trong nguyên hàm request.
- MLME-Associate.response: tầng mạng sẽ dùng nguyên hàm này để trả
lời lại cho nguyên hàm indication được gửi từ tầng MAC.
- MLME-Associate.confirm: trạm điều phối sẽ trả lại kết quả liên kết
cho thiết bị bằng nguyên hàm này.
Hình 3. 22: Sơ đồ quá trình liên kết với trạm điều phối PAN [4, tr71]
Quá trình phân tách (disassociation): là quá trình ngược lại với quá trình liên kết, có hai trường hợp xảy ra bao gồm :
- Trạm điều phối muốn thiết bị rời khỏi PAN - Thiết bị muốn tự mình rời khỏi PAN
Trong cả hai trường hợp, đều sử dụng các nguyên hàm như sau:
- MLME-Disassociate.request: được sử dụng bởi lớp mạng khi một
thiết bị yêu cầu gia phân tách mạng. Yêu cầu này được gửi từ thiết bị muốn rời khỏi mạng hoặc từ trạm điều phối nếu muốn chỉ định thiết bị được phân tách
- MLME- Disassociate.indication: sau khi nhận được yêu cầu từ tầng
MAC, nguyên hàm indication báo cáo lại cho tầng mạng các yêu cầu lưu trong nguyên hàm request.
- MLME- Disassociate.confirm: kết quả phân tách được trả lại cho tầng mạng bằng nguyên hàm này.
Với trường hợp thiết bị muốn tự rời khỏi mạng, nó sẽ gửi thông báo phân tách cho trạm điều phối và sẽ chờ xác nhận của trạm điều phối sau khi xử lí tiếp .
Với trường hợp trạm điều phối muốn một thiết bị rời khỏi mạng, trước khi gửi thông báo phân tách, trạm điều phối sẽ thông báo cho thiết bị những dữ liệu của thiết bị đang còn ở Coordinator. Sau khi thực hiện truyền xong các dữ liệu này, yêu cầu phân tách được gửi đi và sau thiết bị xác nhận, quá trình phân tách được diễn ra. Kết quả sẽ trả về nguyên hàm MLME-
Disassociate.confirm
Hình 3. 23: Sơ đồ quá trình phân tách với trạm điều phối PAN [4, tr72]
(a) Từ Thiết bị (b) Từ trạm điều phối PAN Coordinator
Đảm bảo sự kết nối tin cậy giữa hai thực thể MAC ngang hàng:
Lớp MAC có nhiều cơ chế khác nhau để tăng độ tin cậy giữa hai thực thể ngang hàng. Giữa chúng là các quá trình xác nhận truyền, yêu cầu truyền lại và xác nhận dữ liệu thông qua phương thức kiểm tra mã vòng dư CRC với cơ chế phát hiện lỗi FCS 16 bit.
Tiết kiệm năng lƣợng:
Để giảm tiêu thụ năng lượng thì hầu hết các trạm sẽ ở trạng thái nghỉ khi không làm việc. Tuy nhiên mỗi trạm vẫn sẽ lắng nghe theo chu kỳ từ kênh vật lí để xác định xem có thông báo nào chưa thực hiện không. Cơ chế này sẽ cho phép
người thiết kế ứng dụng cân đối việc tiêu thụ năng lượng và thông báo.