进行ZigBee无线传感器网络的开发，首先面临的问题是ZigBee协议栈，以及由此引发的问题：ZigBee协议栈和ZigBee协议是什么关系；如何使用ZigBee协议栈进行应用程序的开发。
协议定义了一系列通信标准，通信双方需要共同按照这一标准进行正常的数据收发。协议栈是协议的具体实现形式，可通俗地理解为用代码实现的函数库，以便于开发人员调用。
ZigBee的协议分为两部分：IEEE 802.15.4定义了物理层和MAC层技术规范；ZigBee联盟定义了网络层、安全层和应用层技术规范。ZigBee协议栈就是将各个层定义的协议都集合在一起，以函数的形式实现，并给用户提供一些应用层API，供用户调用。
ZigBee协议栈由一组子层构成。每层为其上层提供一组特定的服务：一个数据实体提供数据传输服务，一个管理实体提供其他服务。每个服务实体通过一个服务接入点（SAP）为其上层提供服务接口，并且每个SAP提供了一系列的基本服务指令来完成相应的功能。
ZigBee协议栈的体系结构如图5-1所示。它虽然是基于标准的七层开放式系统互联（OSI）模型，但仅对那些涉及ZigBee的层予以定义。IEEE 802.15.4-2003标准定义了最下面的两层：物理层（PHY）和介质接入控制子层（MAC）。ZigBee联盟提供了网络层和应用层（APL）框架的设计。其中应用层的框架包括了应用支持子层（APS）、ZigBee设备对象（ZDO）和由制造商制订的应用对象。
图5-1 ZigBee体系结构模型
ZigBee建立在802.15.4标准之上，它确定了可以在不同制造商之间共享的应用纲要。IEEE 802.15.4是IEEE确定的低速率无线个域网（personal area network）标准。这个标准定义了“PHY层”和“MAC层”。PHY层规范确定了在2.4 GHz频段以250 kb/s的基准传输速率工作的低功耗展频无线电，以及以更低数据传输速率工作在915 MHz和868 MHz频段的实体层规范。
介质访问层（MAC）规范定义了在同一区域工作的多个802.15.4无线电信号如何共享空中通道。介质存取层支持几种架构，包括星状拓扑结构（一个节点作为网络协调点，类似于802.11的接入点），树状拓扑结构（一些节点依次经过另一些节点才到达网络协调点）和网状拓扑结构（无须主协调器，各个节点之间分担路由职责）。
但是仅仅定义PHY（物理）层和MAC（介质访问）层并不足以保证不同设备之间可以对话，于是便有了ZigBee联盟。 ZigBee联盟从802.15.4标准开始，定义了允许不同厂商制造的设备相互对话的应用纲要。例如，ZigBee“灯纲要”会确定相关的所有协议，保证从A公司买的ZigBee灯开关能配合B公司的灯正常工作。
因为IEEE仅处理低级MAC层和物理层协议，所以ZigBee联盟对其网络层协议和API进行了标准化。ZigBee完整协议栈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他节点获取。(www.xing528.com)
1.IEEE 802.15.4物理层（PHY）
来自IEEE 802.15.4物理层协议数据单元（PPDU）的二进制数据被依次（按字节从低到高）组成4位二进制数据符号，每种数据符号（对应16个状态组中的1组）被映射成32位伪噪声码片（chip），以便传输。然后这个连续的伪噪音码片（chip）序列被调制（采用最小键控方式）到载波上，即采用半正弦脉冲波形的偏移正交相移键控（OQPSK）调制方式。
868/915 MHz频段物理层使用简单的直接序列扩频（DSSS）方法，每个PPDU数据传输位被最大长为15的chip序列所扩展（即被多组+1、-1构成的m-序列编码），然后使用二进制相移键控技术调制这个扩展的位元序列。不同的数据传输速率适用于不同的场合。例如：868/915 MHz频段物理层的低速率换取了较好的灵敏度和较大的覆盖面积，从而减少了覆盖给定物理区域所需的节点数。2.4 GHz频段物理层的较高速率适用于较高的数据吞吐量、低延时或低作业周期的场合。
2.IEEE 802.15.4 MAC层
IEEE 802.15.4 MAC层提供两种服务：MAC层数据服务和MAC层管理服务。管理服务通过MAC层管理实体（MLME）服务接入点（SAP）访问高层。MAC层数据服务使MAC层协议数据单元（MPDU）的收发可以通过物理层数据服务。IEEE 802.15.4 MAC层的特征有信标管理、信道接入机制、保证时隙（GTS）管理、帧确认、确认帧传输、节点接入和分离。
3.网络层（NWK）
ZigBee协议栈的核心部分在网络层。网络层主要实现节点加入或离开网络、接收或抛弃其他节点、路由查找，以及传送数据等功能，支持星形（star）、树形（cluster-tree）、网格（mesh）等多种拓扑结构。
4.应用层（APP）
应用层由用户开发提供功能服务函数。
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