Atribuição de endereços
O protocolo MiWi usa os endereços fornecidos pela especificação IEEE 802.15.4. Ela defina três tipos de endereços:1. Extended Organizationally Unique Identifier (EUI): Este endereço é um número de 8 bytes que é único em todo o mundo. Todo dispositivo usando esta especificação tem que ter um EUI único. Os 3 bytes superiores do EUI são comprados da IEEE, enquanto que os outros 5 bytes do EUI estão disponíveis para o usuário da forma que lhe for conveniente, desde que eles permaneçam globalmente únicos.
2. PAN Identifier (PANID): O PANID é um endereço de 16 bits que define um grupo de nós. Todos os nós no PAN compartilham um PANID comum. O dispositivo assume o PANID assim que ele escolhe se juntar àquela PAN.
3. Short Address: Também conhecido como endereço do dispositivo, este endereço é um endereço de 16 bits atribuído ao dispositivo pelo seu Coordinator. Ele deve ser único na PAN. O PAN Coordinator sempre possui este endereço como 0000h.
O protocolo MiWi usa os 16 bits disponíveis no Short Address para ajudar com o roteamento e troca de informações nos nós. O significado de cada bit é mostrado abaixo.
O campo Parent's Number (bits 10 a 8) é único para cada coordinator da rede, incluindo o PAN Coordinator. Como este campo só possui 3 bits, temos no máximo 8 coordinators em uma rede.
O campo RxOffWhenIdle (bit 7) é o inverso da propriedade definida pela IEEE 802.15.4 de RxOnWhenIdle. Quando o bit está setado, ele indica que este dispositivo vai desligar seu transceptor quando estiver desocupado e ficará incapacitado de receber pacotes. Qualquer dispositivo deverá rotear qualquer pacote que tenha este bit setado ao dispositivo pai deste dispositivo. O dispositivo pai por sua vez vai guardar estes pacotes até que ele volte a habilitar seu transceptor e requeira os dados. Se este bit não for setado no endereço do dispositivo, então o dispositivo é sempre capaz de receber pacotes.
O campo Child's Number (bits 6 a 0) de cada coordinator da rede é 00h. Isto indica que eles estão operando como coordinators. Outros valores para este campo são determinados pelo tipo de dispositivo (FFD ou RFD), assim como sua função na PAN. Abaixo temos uma idéia geral de como endereços são determinados.
Como pode-se ver, o PAN Coordinator possui endereço 0000h. Outros Coordinators assumem um endereço específico para os grupos, enquanto os dispositivos ligados a estes Coordinators, assumem um endereço ligado a eles.
Mensagens no protocolo MiWi
Assim que uma rede é formada, o próximo passo é definir como serão transferidos os pacotes pela rede MiWi. Se por acaso uma conexão P2P foi formada, então o endereço usado será o endereço longo, e não o endereçamento curto (Short Address) usado no item anterior.Formato do pacote
O protocolo MiWi usa a camada MAC da especificação IEEE 802.15.4 para seus pacotes. Nós que se uniram à rede usarão o modo Short Address fornecido por esta especificação. Nós P2P, como dissemos há pouco, usarão o modo Long Address para a fonte e destino.Acima desta camada reside o cabeçalho do protocolo MiWi que contém informação necessária para roteamento e processamento de pacotes. A figura abaixo mostra o formato do cabeçalho:
Hops: Quantidade de vezes que o pacote pode ser retransmitido, onde o valor 0 significa que este pacote não pode ser retransmitido. Tamanho de 1 byte.
Frame Control: Conjunto de bits que definem o comportamento deste pacote. Tamanho de 1 byte.
Dest PANID: O PANID do destino, tamanho de 2 bytes no protocolo MiWi.
Dest Short Address: Endereço final do destino, com 2 bytes de tamanho.
Source PANID: O PANID da fonte, com 2 bytes.
Source Short Address: Endereço da fonte do pacote, com 2 bytes.
Sequence number: Número de sequência que serve para monitorar o status de um pacote enquanto trafega pela rede, com 1 byte de tamanho.
Report Type: O agrupamento da mensagem contida neste pacote. Todos os pacotes gerados pelo stack possuem valor 00h, enquanto que os pacotes gerados pelo usuário podem variar de 01h a FFh. Tamanho de 1 byte.
Report ID: Tipo de mensagem contida neste pacote, com 1 byte.
Abaixo uma descrição dos bits do Frame Control:
| Bit | Nome do campo | Descrição |
|---|---|---|
| 7-3 | Reservados | Mantidos como '0' nesta implementação. |
| 2 | ACKREQ | Acknoledge Request bit, que quando setado, requere de uma camada superior um Acknoledgement de recepção do dispositivo de destino. |
| 1 | INTRCLST | Intra Cluster bit, reservado nesta implementação, usar como '1'. |
| 0 | ENCRYPT | Encrypt bit, que quando setado, indica que o pacote é encriptado no nível de aplicação. |
Roteamento
Roteamento em uma rede wireless pode ser muito difícil e uma tarefa que consome muito recurso. O protocolo MiWi resolve este problema usando a alocação de endereços para indicar o pai do dispositivo a receber o pacote, e também usando os serviços IEEE já existentes para ajudar a trocar e chavear informações na rede.Descobrindo Coordinators vizinhos
Uma das tarefas do algoritmo de roteamento é determinar o próximo passo para qualquer pacote. O protocolo MiWi usa o mecanismo de união da rede IEEE, adicionado ao tráfego normal de rede, para descobrir estes caminhos. Quando qualquer dispositivo se une à rede, ele primeiro envia um pacote beacon de requisição. Todos os Coordinators que recebem o pacote de requisição enviam um pacote beacon informando dispositivos próximos de suas informações de rede.No protocolo MiWi, três bytes de informação adicional são inseridas no payload do pacote beacon para ajudar com o roteamento:
Protocol ID (1 byte): Isto ajuda a distinguir protocolos de rede MiWi de outros protocolos IEEE 802.15.4, que possam estar operando na mesma região. O Protocol ID deve ser sempre 4Dh.
Version Number (1 byte): O número de versão desta especificação. Stacks baseados nesta especificação deverão ser sempre 10h.
Local Coordinators (1 byte): Este campo é um campo de bits que indica quais coordinators são atualmente visíveis pelos coordinator que está enviando o pacote beacon. Cada posição no campo de bits representa diretamente um de 8 possíveis coordinators. O bit 0 é o endereço 0000h (o Pan Coordinator). O bit 1 indica que este coordinator pode falar diretamente com o 0100h. Como dissemos antes, temos no máximo 8 coordinators, e cada bit aqui especifica um deles. A Microchip dá um exemplo de como este campo ficaria em um coordinator de endereço 200h, que possui o PAN Coordinator e o coordinator 500h. Seu campo de bits ficaria b00100101. Observem que neste exemplo, o próprio coordinator se coloca como visível, o que não deixa de fazer sentido.
Através do campo Local Coordinators, todos os coordinators da rede poderão saber quais as possíveis rotas para todos os nós sem precisar enviar requisições específicas.
Roteando para outros dispositivos
Roteando em uma rede MiWi se torna fácil assim que se tem conhecimento dos coordinators mais próximos, assim como o que aqueles coordinators podem ver. O algoritmo de roteamento segue o fluxograma abaixo:
Mensagens de Broadcast
Quando um coordinator de rede MiWi recebe um pacote de broadcast, ele irá retransmitir o broadcast contanto que o contador de hops (o primeiro byte do cabeçalho) não for igual a zero. Pacotes de broadcast não são repassados para end devices.Pacotes de broadcast devem ter sempre seu ACK request bit (tanto no cabeçalho MiWi quanto no cabeçalho MAC) definidos como '0'. Coordinators que recebem o pacote devem processar o pacote depois de recebê-lo.
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