近年來，無線網絡技術的發(fā)展日新月異，新技術層出不窮。ZigBee技術作為一種新興的短距離無線通信技術，正有力地推動著低速無線個人區(qū)域網絡（Low-Rate Wireless Personal Area Network，LR-wPAN）的發(fā)展。ZigBee是基于IEEE 802.15.4標準的、應用于無線監(jiān)測與控制應用的全球性無線通信標準，強調簡單易用、近距離、低速率、低功耗（長電池壽命）且極廉價的市場定位，可以廣泛應用于工業(yè)控制、家庭自動化、醫(yī)療護理、智能農業(yè)、消費類電子設備和遠程控制等領域。基于ZigBee技術的網絡特征與無線傳感器網絡存在很多相似之處，故很多研究機構已經把它作為無線傳感器網絡的無線通信平臺。目前在藍牙技術復雜，應用系統(tǒng)費用高、功耗高、供電電池壽命短，并且還無法突破價格瓶頸的情況下，ZigBee技術無疑將擁有廣闊的應用前景。

　　物聯(lián)網ZigBee的結構體系

　　相對于其他無線通信標準而言，ZigBee協(xié)議棧顯得更為緊湊和簡單。ZigBee協(xié)議棧它是由底層硬件模塊、中間協(xié)議層和高端應用層三大部分組成的。

　　1、底層硬件模塊

　　底層硬件模塊是ZigBee技術的核心模塊，所有嵌入ZigBee技術的設備都必須包括底層硬件模塊，它主要由射頻（Radio-Frequency，RF）、ZigBee無線收發(fā)器和底層控制模塊組成。

　　ZigBee標準協(xié)議定義了兩個物理層（PHY）標準，分別是2.4 GHz物理層和868/915 MHz物理層。兩個物理層都基于直接序列擴頻（Direct Sequence Spread Spectrun，DssS）技術，使用相同的物理層數(shù)據(jù)包格式，區(qū)別在于工作頻率、調制方式、信號處理過程和傳輸速率。

　　底層控制模塊定義了物理無線信道和MAC子層之間的接口，提供物理層數(shù)據(jù)服務和物理層管理服務。物理層數(shù)據(jù)服務從無線物理信道上收發(fā)數(shù)據(jù)，物理層管理服務維護一個由物理層相關數(shù)據(jù)組成的數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)服務主要包括：激活和休眠射頻收發(fā)器、收發(fā)數(shù)據(jù)、信道能量檢測（Energy Detect，ED）、鏈路質量指示（Link Quality Indication，LQI）和空閑信道評估（Clear Channel Assessment，CCA）。

　?。?）信道能量檢測為網絡層提供信道選擇依據(jù)，它主要測量目標信道中接收信號的功率強度，由于這個檢測本身不需要進行解碼操作，所以檢測結果是有效信號功率和噪聲信號功率之和。

　?。?）鏈路質量指示為MAC層或者應用層提供接收數(shù)據(jù)幀時無線信號的強度和質量信息，與信道能量檢測不同的是，它要對信號進行解碼，生成的是一個信噪比指標，這個信噪比指標和物理層數(shù)據(jù)單元一起提交給上層處理。

　?。?）空閑信道評估用于判斷信道是否空閑。ZigBee協(xié)議標準定義了三種空閑信道評估模式：第一種是判斷信道的信號能量，當信號能量低于某一個門限量就認為信道空閑；第二種是判斷無線信道的特征，這個特征主要包括兩方面，即擴頻信號特征和載波頻率；第三種模式是前兩種模式的綜合，同時檢測信號強度和信號特征，判斷信道是否空閑。

　　2、中間協(xié)議層

　　中間協(xié)議層由IEEE 802.154MAC子層、IEEE 802.15.4鏈路控制子（Logical Link Control，LLC）層、網絡（NWK）層，以及通過業(yè)務相關聚合子層（ServiceSpecific Convergence Sublayer,SSCS）協(xié)議承載的IEEE 802.2LLC子層（選用協(xié)議層）組成。

　　MAC子層使用物理層提供的服務實現(xiàn)設備之間的數(shù)據(jù)幀傳輸，而LLC子層在MAC子層的基礎上，在設備間提供面向連接和非連接的服務。MAC子層提供兩種服務：MAC層數(shù)據(jù)服務和MAC層管理服務，前者保證MAC協(xié)議數(shù)據(jù)單元在物理層數(shù)據(jù)服務中的正確收發(fā)，后者維護一個存儲MAC子層協(xié)議狀態(tài)相關信息的數(shù)據(jù)庫。MAC子層主要功能包括：

　　·作為協(xié)調器產生并發(fā)送信標幀，普通設備根據(jù)協(xié)調器的信標幀與協(xié)調器同步；

　　·支持無線信道通信安全；

　　·使用載波偵聽多址沖突避免（CSMA/CA）機制訪問信道；

　　·支持時隙預留機制（Guaranteed Time Slot，GTS）；

　　·支持不同設備的MAC層間可靠傳輸。

　　NWK層負責建立和維護網絡連接，它獨立處理傳入數(shù)據(jù)請求、關聯(lián)（Assoclation）、解除關聯(lián)（Disassociation）和孤立通知請求。

　　SsCS和IEEE 802.2LLC只是ZigBee標準協(xié)議中可能的上層協(xié)議，并不在IEEE 802.154標準的定義范圍之內。SSCS為IEEE802.15.4的MAC層接入IEEE 802.2標準中定義的LLC子層提供聚合服務。LLC子層可以使用SSCS的服務接口訪問IEEE 802.15.4網絡，為應用層提供鏈路層服務。

　　3、高端應用層

　　高端應用層位于ZigBee協(xié)議棧的最上面，主要包括以下五個部分：應用支持（APS）子層、 ZigBee設備對象（ZDO）、ZigBee設備配置（ZDC）層、應用層（APL）和用戶應用程序。

　?。?）APS子層主要提供ZigBee端點接口。應用程序將使用該層打開或關閉一個或多個端點，并且獲取或發(fā)送數(shù)據(jù)。

　?。?）ZDO負責接收和處理遠程設備的不同請求。ZDO打開和處理目標端點接口，和其他的端點接口不同，目標端點接口總是在啟動時就被打開并假設綁定到任何發(fā)往該端口的輸入數(shù)據(jù)幀。

　?。?）ZigBee設備配置層提供標準的ZigBee配置服務，它定義和處理描述符請求。遠程設備可以通過ZDO請求任何標準的描述符信息，當接收到這些請求時，ZDO會調用配置對象以獲取相應的描述符值。

　　（4）APL提供高級協(xié)議棧管理功能。用戶應用程序使用此模塊來實現(xiàn)管理協(xié)議棧功能。

　　（5）用戶應用程序主要包括廠家預置的應用軟件，同時，為了給用戶提供更廣泛的應用，還提供了面向儀器控制、信息電器、通信設備的嵌入式應用編程接口庫，從而可以更廣泛地實現(xiàn)設備與用戶的應用軟件間的交互。