En cuanto a la parte lógica del estándar, el IEEE define dos capas base en las que se incluye la información a enviar: son la capa PHY y la capa MAC, basadas en el modelo de capas OSI (Open System Interconnection). Una estructura general de estas dos se puede
observar en la Figura 2.13, la capa PHY (capa 1 de OSI, o nivel físico) en la parte inferior y la capa MAC (capa 2 de OSI, o nivel de enlace de datos) en la parte superior.
Figura 2.13: Visión esquemática de las capas PHY (inferior) y MAC (superior) del estándar 802.15.4-2015 [53]
La capa MAC es la jerárquicamente superior en el estándar, y consta de una cabecera (MHR o MAC Header), un campo de datos (MAC Payload) y una cola (MFR o MAC Footer). La Figura 2.14 muestra de forma resumida la estructura de un mensaje MAC con
todos sus campos, que se comentarán uno por uno a continuación.
Figura 2.14: Campos de un mensaje MAC [53]
Figura 2.15: Parámetros del campo Frame Control [53]
Frame Control. Este campo tiene asignados 16 bits, y rige la estructura del resto del
mensaje MAC. La Figura 2.15 representa los diferentes subcampos que contiene.
Frame Type. Este campo, de 3 bits, indica el tipo de información que porta el mensaje
o alguna característica en particular del mismo. El estándar define múltiples tipos de mensajes, cada uno con sus particularidades, pero de aquí en adelante se toma como referencia el mensaje de datos; en el texto del estándar se puede consultar información sobre el resto. La Tabla 2.3 recoge todos los tipos de mensaje MAC y los valores correspondientes.
2.7. ESTANDARIZACIÓN: IEEE 802.15.4™ 41 Tabla 2.3: Parámetros del subcampo Frame Type [53]
b2 b1 b0 Tipo de mensaje (Frame Type)
000 Beacon
001 Datos (Data)
010 ACK (Acknowledgment)
011 Instrucción MAC (MAC Command)
101 Multitipo (Multipurpose)
110 Fragmento
111 Extendido
Security Enabled. La activación de este bit indica al receptor que el payload del
mensaje (MAC Payload) se envía encriptado, por lo que posibilita el establecimiento
de conexiones seguras con UWB. Este subcampo está relacionado con el campo
Auxiliary Security Header, que solo está presente si este bit está activo e indica al
receptor información necesaria para tratar la información.
Frame Pending. Este bit indica si el mensaje original a transmitir ha tenido que ser
dividido, y si así es, si no es el último fragmento del mensaje. En el estándar solo se considera su uso en frames de tipoBeacon, por lo que en la mayoría de los casos
está desactivado.
AR (Acknowledgment Required). Si un receptor recibe un mensaje con este bit ac-
tivado, debe enviar de vuelta al transmisor un mensaje de tipo ACK para notificar de su correcta recepción.
PAN ID Compression (Personal Area Network). Este bit indica la existencia o no
de los campos del código PAN en origen y/o destino. Su activación o desactivación sigue unas reglas más complejas en función de otros campos del MHR, y se pueden consultar en el estándar.
Sequence Number Suppression. La activación de este bit implica la eliminación del
número de secuencia (campoSequence Number) del MHR, y solo se puede activar si
el mensaje no se basa en las modificaciones del estándar de 2003 ó 2006 (se indicará en el campo Frame Version).
IE Present (Information Element). Este bit indica si en el mensaje MAC se incluye
algún IE; si está desactivado, el receptor no busca el campo IE.
Destination Addressing Mode y Source Addressing Mode. Tienen 3 valores posibles,
e indican la forma en que se presentan las direcciones en el mensaje MAC. La Tabla 2.4 recoge estas opciones.
Tabla 2.4: Valores de los subcampos Destination Addressing Mode y Source Addressing Mode [53]
b1 b0 Significado
00 Mensaje sin direcciones ni PAN 10 Direcciones cortas (16 bits) 11 Direcciones largas (64 bits)
Frame Version. Este campo indica qué versión del estándar se ha seguido para la
composición del mensaje MAC. El significado de cada posible valor depende del tipo de mensaje, pero la Tabla 2.5 indica la versión para los tipos más comunes (Beacon, Data, ACK y MAC Command).
Tabla 2.5: Valores del subcampo Frame Version [53]
b1 b0 Versión del mensaje (Frame Version)
00 IEEE 802.15.4-2003 01 IEEE 802.15.4-2006
10 IEEE 802.15.4
Sequence Number. Indica el número de mensaje MAC que se está transmitiendo, de
0 a 255 (puesto que tiene 1 byte asignado), a no ser que se haya activado el subcampo
Sequence Number Suppression. En caso de que dichoflag esté desactivado, los dispositivos
UWB deben mantener dos números de secuencia distintos: uno para mensajes Beacon
(BSN o Beacon Sequence Number) y otro para mensajes de datos (DSN o Data Sequence Number).
2.7. ESTANDARIZACIÓN: IEEE 802.15.4™ 43
Destination PAN ID y Source PAN ID. Si el subcampo PAN ID Compression lo
permite, incluyen el identificador PAN de la red de destino y de origen del mensaje, respec- tivamente. Los dispositivos receptores filtran los mensajes según el valor del identificador de destino, y además también aceptan aquellos mensajes con el identificador PAN de difusión (broadcast): 0xFFFF.
Destination Address y Source Address. La presencia y la longitud de estos cam-
pos dependen de lo fijado en Destination Addressing Mode y Source Addressing Mode; si
existen, indican la dirección del dispositivo de destino y de origen, respectivamente.
Frame Payload. Este campo contiene la información bruta que se desea transmitir, y
puede estar encriptada si así lo especifica el subcampo Security Enabled.
FCS (Frame Check Sequence). Es el único campo del MFR, y en él consta el resultado
de aplicar un CRC (Cyclic Redundancy Code o código de redundancia cíclica) tanto al
MHR como al MAC Payload. Este código puede ser de 2 ó 4 bytes dependiendo del tipo
de CRC aplicado, con un polinomio generador de grado coincidente con el número de bits del campo (16 para un CRC de 2 bytes y 32 para uno de 4 bytes). En el texto del estándar se puede encontrar más información sobre este procedimiento.