1. 介紹
ZigBee是一種近距離、低復雜度、低功耗、低速率、低成本的雙向無線通訊技術
ZigBee建立在IEEE 802.15.4標准（定義了PHY和MAC層）之上，ZigBee聯盟對其網絡層和應用層進行了標准化
ZigBee協議棧可分為五層
- 物理層（PHY） - 介質訪問控制層（MAC） - 網絡層（NWK） - 應用程序支持子層（APS） - 應用層（APL）
ZigBee和IEEE 802.15.4的關系
IEEE 802.15.4標准的優點
A:低功耗
B:低價格
C:低數據傳輸率
IEEE 802.15.4標准制定小組的任務
A：物理層 (DSSS)：數據的調制發送和接收解調，介質選擇，信道選擇。
B：MAC層 (CSMA/CA)：產生網絡信標，支持設備的安全性等。
ZigBee 是建立在IEEE802.15.4標准之上，由於IEEE 802.15.4標准只定義了物理層協議和MAC層協議，於是成立了zigbee聯盟， ZigBee聯盟對其網絡層協議和API進行了標准化，還開發了安全層。經過ZigBee聯盟對IEEE 802.15.4的改進，這才真正形成了ZigBee協議棧(Zstack)。
2. 特點
2.1 速率
ZigBee是一種LR-WPAN，其傳輸速率范圍為: 10kb/s~250kb/s
ZigBee工作在ISM頻帶，定義了兩個頻段: 2.4GHz頻段和896/915MHz頻帶，總共27個信道
- 2.4GHz, 全球通用, 16個信道, 信道通信速率為250kbps - 915MHz, 美國使用, 10個信道, 信道通信速率為40kbps - 896MHz, 歐洲使用, 1個信道, 信道通信速率為20kbps
2.2 設備類型
LR-WPAN包含兩種不同的設備類型
- 全功能設備(Full-Function Device): FFD, 和RFD、FFD均可通信; 可作為協調器、路由器或終端節點 - 精簡功能設備(Reduced-Function Device): RFD, 只能與FFD通信; 可作為終端節點
LR-WPAN中的網絡節點又可分為如下三種邏輯設備類型
- 協調器(Coordinator): ZC, 負責無線網絡的建立和維護 - 路由器(Router): ZR, 負責無線網絡數據的路由 - 終端節點(End Device): ZED, 負責無線網絡數據的采集
通常所說的低功耗僅僅是針對終端節點而言，因為路由器和協調器需要一直處於供電狀態，只有終端節點可以定時休眠
2.3 LR-WPAN網絡拓撲
LR-WPAN(802.15.4)定義了星型(Star)、點對點(Peer-To-Peer)兩種網絡拓撲
2.3.1 星型拓撲
星型拓撲結構由PAN協調器和多個從設備組成，PAN協調器必須為FFD，從設備為FFD或者RFD
當一個FFD被激活之后，它將自身作為PAN協調器建立網絡，選擇一個PAN標識符並允許其它設備加入到它的網絡中，FFD和RFD即可加入到該網絡中
2.3.1 點對點拓撲
在點對點拓撲網絡中，每個設備都可以與其它設備進行通信；在對等網絡中的設備可以是FFD，也可以是RFD
點對點拓撲的一種應用形式即樹簇拓撲網絡
2.4 ZigBee網絡拓撲
ZigBee定義了星型(Star)、樹型(Tree)、網狀(Mesh)三種網絡拓撲(Topology)
2.4.1 星型拓撲
星形拓撲是最簡單的一種拓撲形式，包含一個協調器和一系列終端節點
ZED只能和ZC通信；兩個ZED之間的通信必須通過ZC進行轉發
實現星形網絡拓撲不需要使用ZigBee的網絡層協議，IEEE 802.15.4已經實現了星形拓撲形式
2.4.2 樹型拓撲
樹形拓撲包括一個協調器以及一系列路由器和終端節點
ZC連接一系列的ZR和ZED; ZC的子節點的ZR也可以連接一系列的ZR和ZED
注意: ZC和ZR可以包含自己的子節點; ZED不能有自己的子節點
2.4.3 網狀拓撲
網狀拓撲包含一個ZC和一系列ZR和ZED；這種網絡拓撲形式和樹形拓撲相同，但是具有更加靈活的信息路由規則，其路由節點之間可以直接的通訊
3. 協議棧
目前開源的ZigBee協議棧包括
- Z-Stack
- FreakZ
- msstatePAN