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ZigBee是一种新型的短距离、低速率、低功耗的无线网络技术。ZigBee的协议栈由高层应用规范、应用汇聚层、网络层、数据链路层和物理层组成。网络层以上的协议由ZigBee联盟负责，IEEE制定物理层和链路层标准。

物理层

IEEE 802.15.4定义了两个物理层标准，分别是2.4GHz物理层和868/915MHz物理层。两个物理层都基于DSSS（Direct Sequence Spread Spectrum，扩频）技术，使用相同的物理层数据包格式，区别在于工作频率、调制技术、扩频麻片长度和传输速率。
  2.4GHz波段为ISM频段，有助于Zigbee设备的推广和生产成本的降低。2.4GHz的物理层通过采用16相调制技术，能够提供250kbps的传输速率，从而提高了数据吞吐量，减小了通信时延，缩短了数据收发的时间，因此更加省电。
  868MHz是欧洲附加的ISM频段，915MHz是没过附加的ISM频段，工作在这两个频段上的Zigbee设备避开了来自2.4GHz频段中其他无线通信设备的干扰。868MHz上的传输速率为20kbps，915MHz上的传输劜则是40kbps。由于这两个频段上无线信号的传播损耗和所受到的无线电干扰均较小，因此可以降低对接收机灵敏度的要求，获得较大的有效通信距离，从而使用较少的设备即可覆盖了整个区域。
  Zigbee使用的无线信道由下表确定。从中可以看出，Zigbee使用的三个频段定义了27个物理信道，其中868MHz频段定义了1个信道。915MHz频段附近定义了10个信道，信道间隔为2MHz。2.4GHz频段定义了16个信道，信道间隔为5MHz，较大的信道间隔有助于简化收发滤波器的设计。

  下图给出了物理层数据包的格式，Zigbee物理层数据包由同步包头、物理层包头和净载荷三部分组成。同步包头由前导码和数据包定界符组成，用于获取符号同步、扩频码同步和帧同步，也有助于粗略的频率调整。

数据链路层

IEEE 802 把数据连路层分成LLC和MAC两个子层。LLC子层采用IEEE 802.6标准，而MAC子层协议则依赖于各自的物理层。IEEE 802.15.4的MAC子层能支持多种LLC标准，通过特定业务汇聚子层（SSCS）协议承载IEEE 802.2协议中第一种类型的LLC标准，同时也允许其他LLC标准直接使用IEEE802.15.4 MAC子层的服务。
  LLC子层的主要功能是进行数据包的分段与重组以及确保数据包按顺序传输。IEEE802.15.4MAC子层的功能包括设备间无线链路的建立、维护和断开，确认模式的帧传送与接收，信道接入与控制，帧校验与快速自动请求重发，预留时隙管理以及广播信息管理等。MAC子层与LLC子层的接口中用于管理目的的原语仅有26条，相对于蓝牙技术的131条原语和32个事件而言，IEEE802.15.4 MAC子层的复杂度很低，不需要高速处理器，因此降低了功耗和成本。
  下图给出了MAC子层数据包格式。

ZigBee的技术特点

1、数据传输速率低

10～250kbps，只用于传输简单数据。

2、低功耗

工作模式情况下，Zigbee技术传输速率低，传输数据量很小，因此信号的收发时间很短，Zigbee的响应速度较快，一般从水面转入工作状态只需要15ms，节点连接进入网络只需要30ms。由于工作时间较短、收发信息功耗较低且采用了休眠模式，使得Zigbee设备非常节能。在非工作模式时，Zigbee节点处于休眠模式，耗电量仅仅只有1uW。

3、数据传输可靠

Zigbee的MAc层采用CSMA/CA碰撞避免机制。在这种完全确认的数据传输机制下，当有数据传送需求时则立刻传送，发送的每个数据包都必须等待接收方的确认信息，并进行确认信息回复，若没有得到确认信息的回复就表示发生了碰撞，将再传一次，采用这种方法可以提高系统信息传输的可靠性。同时为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙，避免了发送数据时的竞争和冲突。同时Zigbee针对时延敏感的应用做了优化，通信时延和休眠状态激活的时延都非常小。

4、近距离

Zigbee传输范围一般介于10~100m之间。

5、高容量

Zigbee可采用星状、簇状和网状网结构，由一个主设备管理若干子节点，一个主设备最多可管理254个子节点；同时主设备还可由上一层网络节点管理，最多可容纳65000个节点。

6、免执照频段

Zigbee采用2.4GHz（全球）、915MHz（美国）和886MHz（欧洲）的ISM频段，此三个频带物理层并不相同，各自信道带宽也不同（分别为0.6MHz、2MHz和5MHz，分别有1个、10个和16个信道）。

7、安全性

Zigbee提供了数据完整性检查功能，在数据传输中提供了三级安全性。第一级实际是无安全方式，对于某种应用，如果安全并不重要或者上层已经提供足够的安全保护，器件就可以选择这种方式来转移数据。对于第二级安全，使用访问控制表（ACL），在这一级不采取加密措施。第三级安全采用AES对称密码。