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一、ZigBee协议概述
ZigBee协议是一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的无线网络技术。
在标准规范制订方面，主要是IEEE 802.15.4小组与ZigBee Alliance两个组织，两者分别制订硬件与软件标准。在IEEE 802.15.4方面，2000年12月IEEE成立了802.15.4小组，负责制订媒体存取控制层(MAC)与物理层(PHY)规范， 2003年5月通过802.15.4标准；在ZigBee 联盟方面，ZigBee联盟是在2002年10月由Honeywell、Mitsubishi、Motorola、Philips与Invensys共同成立，ZigBee联盟负责制订网路层、安全管理、应用界面规范，其次也肩负互通测试，目前ZigBee联盟已推出第1.0版规范(Version 1.0)，成员已达150多个。
ZigBee协议依据802.15.4标准，在数千个微小的传感器之间相互协调实现通信。这些传感器只需要很少的能量，以接力的方式通过无线电波将数据从一个传感器传到另一个传感器，所以它们的通信效率非常高。IEEE802.15.4规范是一种经济、高效、低数据速率(<250 kbps)、工作在2.4 GHz和868/915 MHz的无线技术，它是ZigBee应用层和网络层协议的基础。
相对于现有的各种无线通信技术，ZigBee技术将是最低功耗和成本的技术，同时由于ZigBee技术的低数据速率和通信范围较小的特点，也决定了ZigBee技术适合于承载数据流量较小的业务。所以ZigBee联盟预测的主要应用领域包括工业控制、消费性电子设备、汽车自动化、农业自动化和医用设备控制等。
二、ZigBee协议主要应用领域
ZigBee的出发点是希望能发展一种易布建的低成本无线网络，同时其低耗电性将使产品的电池能维持6个月到数年的时间。在产品发展的初期，将以工业或企业市场的感应式网路为主，提供感应辨识、灯光与安全控制等功能，再逐渐将目前市场拓展至家庭中的应用。
通常符合以下条件之一的应用，就可以考虑采用ZigBee技术：
1、设备成本很低，传输的数据量很小
2、设备体积很小，不便放置较大的充电电池或者电源模块
3、没有充足的电力支持，只能使用一次性电池
4、频繁地更换电池或者反复地充电无法做到或者很困难
5、需要较大范围的通信覆盖，网络中的设备非常多，但仅仅用于监测或控制
ZigBee协议是专为低速率传感器和控制网络设计的无线网络协议。其主要应用在于：
1、建筑自动化网络
2、住宅安防系统（如：火警的感测和通知系统、门禁系统）
3、工业控制网络（如：生产机台之流程控制系统、无线仓库管理系统）
4、远程抄表（如：小区水、电、气表的集抄系统）
5、PC外设（如：无线网卡、无线鼠标、无线键盘）
6、信息家电（如：智能遥控器、智能空调系统）
三、ZigBee协议构架
IEEE802.15.4仅处理低级MAC层和物理层协议，ZigBee联盟对其网络层协议和API进行了标准化。完全协议用于一次可直接连接到一个设备的基本节点的4K字节或者作为Hub或路由器的协调器的32K字节。每个协调器可连接多达255个节点，而几个协调器则可形成一个网络，对路由传输的数目则没有限制。ZigBee联盟还开发了安全层，以保证这种便携设备不会意外泄漏其标识，而且这种利用网络的远距离传输不会被其它节点获得。
完整的Zigbee协议套件由高层应用规范、应用会聚层、网络层、数据链路层和物理层组成。网络层以上协议由ZigBee联盟制定，IEEE802.15.4负责物理层和链路层标准。ZigBee协议构架如下图所示：
1、物理层（Physical Layer）：
IEEE 802.15.4规范如下表所示：
其中各个频段皆是采用直接序列展频（DSSS）技术：
2、媒体存取控制层（Media Access Control Layer）：
IEEE802.15.4的MAC层能支持多种LLC标准，通过SSCS（Service-Specific Convergence Sublayer，业务相关的会聚子层）协议承载IEEE802.2类型的LLC标准，同时允许其他LLC标准直接使用IEEE802.15.4 的MAC层服务。沿用了WLAN中802.11系列标准的CSMA/CA方式，以提高系统相容性，所谓的CSMA/CA是在传输之前，会先检查通道是否有资料传输，若通道无资料传输，则开始进行资料传输动作，若是产生碰撞，则稍后重新再传。
3、网络层（Network Layer）：
ZigBee联盟制订ZigBee可具备支援Star、Cluster Tree与Mesh三种网路架构，在各个节点之角色方面，可分为全功能设备（Full-Function Device:FFD）与精简功能设备（Reduced-Function Device；RFD）。与FFD相比RFD的电路较为简单且记忆体较小。FFD的节点具备控制器（Controller）之功能提供资料交换，而RFD则是只能传送资料给予FFD或是从FFD接受资料。
4、应用会聚层：
应用会聚层将主要负责把不同的应用映射到ZigBee网络上，具体而言包括：
1、安全与鉴权
2、多个业务数据流的会聚
3、设备发现
4、业务发现