ZigBee技术是一种新兴的短距离无线通信技术，其主要面向低速率无线个人区域网（Low Rate Wireless Personal Area Network，LRWPAN），典型特征是近距离、低功耗、低成本、低传输速率，主要适用于工业监控、远程控制、传感器网络、家庭监控、安全系统和玩具等领域，目的是为了实现对小型廉价设备的无线联网和控制。ZigBee技术采用三种频段：2.4GHz、868MHz和915MHz。2.4GHz频段是全球通用频段，868MHz和915MHz则是用于美国和欧洲的ISM频段，这两个频段的应用避免了2.4GHz附近各种无线通信设备的相互干扰。
1.ZigBee与IEEE802.15.4协议
ZigBee和IEEE802.15.4并不完全是一回事。IEEE802.15.4是IEEE无线个人区域网（Personal Area Network，PAN）工作组的一项标准，被称作IEEE802.15.4技术标准，IEEE仅处理低级MAC层和物理层协议。ZigBee联盟在802.15.4的基础上，对其网络层协议和API进行了标准化。另外ZigBee联盟还开发了安全层，以此来保证使用ZigBee协议标准的物联网设备不会意外泄漏其标识，而且远距离传输的信息不会被其他节点获得。
ZigBee联盟成立于2001年8月。2002年下半年，ZigBee联盟得以扩大。英国Invensys公司、日本三菱电气公司、美国摩托罗拉公司以及荷兰飞利浦半导体公司四大巨头共同宣布加入“ZigBee联盟”，研发名为“ZigBee”的下一代无线通信标准。目前ZigBee联盟全球约有400多家成员，包括国际著名半导体生产商、技术提供者、代工生产商以及最终使用者，其总营业额突破1万亿美元。2011年6月，ZigBee联盟分别在北京和无锡设立了办事处，作为在中国开展物联网产业技术交流与合作的平台。
目前为止，ZigBee公布了三个协议标准，分别称为ZigBee 2004，ZigBee 2006，ZigBee 2007。ZigBee 2007规范了两套功能指令集，分别是ZigBee功能命令集和ZigBee Pro功能命令集。
2.ZigBee主要技术特点
ZigBee主要技术特点有：
（1）低功耗：这是ZigBee的显著特点。因工作周期短、收发信息功耗较低以及采用了休眠机制，ZigBee终端仅需要两节普通的五号干电池供电就可以工作六个月到两年。
（2）低成本：协议简单且所需的存储空间小，这极大降低了ZigBee的成本，每块芯片的价格仅2美元，且ZigBee协议免专利费。
（3）时延短：通信时延和从休眠状态激活的时延都非常短。设备搜索时延为30m/s，休眠激活时延为15m/s，活动设备信道接入时延为15m/s。这样一方面节省了能量消耗，另一方面更适用于对时延敏感的场合，例如一些应用在工业上的传感器需要以毫秒的速度获取信息，以及安装在厨房内的烟雾探测器也需要在尽量短的时间内获取信息并传输给网络控制者，从而阻止火灾的发生。
（4）传输范围小：在不使用功率放大器的前提下，ZigBee节点的有效传输范围一般为10～75m，其能覆盖普通的家庭和办公场所。如果连接功率放大器，传输距离可达到1000m。
（5）数据传输速率低：2.4GHz频段为250kb/s，915MHz频段为40kb/s，868MHz频段只有20kb/s。
（6）数据传输的可靠性：因ZigBee采用了碰撞避免机制，从而避免了发送数据时的竞争和冲突。MAC层采用完全确认的数据传输机制，每个发送的数据包都必须等待接收方的确认信息，保障了节点之间传输信息的高可靠性。
（7）安全性好：ZigBee提供了基于循环校验（CRC）的数据包完整性检查功能，支持鉴权和认证，采用了AES-128的加密算法，各个应用可以灵活确定其安全属性。
3.ZigBee网络结构
在ZigBee网络中节点按照不同的功能，可以分为协调器节点、路由器节点和终端节点3种。一个ZigBee网络由一个协调器节点、多个路由器和多个终端设备节点组成。
（1）协调器节点（coordinator）：协调器的主要角色是建立和配置网络（一旦建立完成，这个协调器的作用就像路由器节点一样，网络操作可以不依赖这个协调器的存在，这得益于ZigBee网络的分布式特性。协调器节点选择一个信道和网络标识符（PAN ID），然后开始组建一个网络。协调器设备在网络中还有其他作用，如建立安全机制，完成网络中的绑定和建立等。
（2）路由器节点（router）：路由器节点可以作为普通设备使用，另外可以作为网络中的转接节点，用于实现多跳通信，辅助其他节点完成通信。(www.xing528.com)
（3）终端节点（End Device）：位于ZigBee网络的最终端，完成用户功能，比如信息的收集、设备的控制等。一个终端设备对于维护这个网络设备没有具体的责任，由此它可以选择睡眠或唤醒状态，以最大化节省电池能量。
ZigBee的网络结构具有星状（star），树状（tree），网状（mesh）三种网络拓扑。
在星状拓扑中，一个协调器和多个路由器或者终端节点相连，终端节点之间必须通过协调器联系，并不能直接进行通信。
树状拓扑中，以一个协调器为始，开始由路由向下生长，可以到路由设备结束，也可以到终端设备结束。
在网状拓扑中，除终端设备外，一个设备可以和多个设备相连。终端设备只能和一个路由或者一个协调器相连。
三种拓扑中，MESH网络应用最为广泛。在这种网络中，其中任何一个设备出现问题均不影响这个网络中其余设备之间的通信。而在星状拓扑中，当协调器出现问题时，这个网络就会崩溃。在树状网络中，当父枝节点出现问题时，整个子枝节点都无法接入该网络。因此MESH网络应用最为广泛，当然也最为复杂。
4.ZigBee应用场景
ZigBee主要应用范围比较广，这得益于ZigBee具有的低速率、低成本和低功耗的特点。ZigBee可以广泛应用的领域包括工业、农业控制、商业领域、消费性电子、PC机的外围设备、家庭自动化、玩具和游戏、个人健康监护、医用设备控制、汽车自动化等领域。具体地讲，ZigBee技术可以应用到消费性电子设备、家庭和建筑自动化设备，智能家居（照明控制、各类窗帘控制、家庭安防、暖气控制、内置家居控制的机顶盒、万能遥控器等）、环境检测与控制、自动读表系统、烟雾传感器、医疗监控系统、大型空调系统、工业和楼宇自动化、安全监控、工业控制、传感器控制等方面。
下文针对消费性电子设备、工业控制、汽车及智能交通、农业自动化、医疗辅助控制等应用举一些简单的例子：
（1）消费性电子设备。消费性电子设备和家居自动化是ZigBee技术最有潜力的市场，有着广阔的发展前景。
消费性电子设备包括手机、PDA、笔记本电脑、数码相机、儿童玩具、游戏机等。通过ZigBee技术很容易实现相机或者摄像机的自拍，尤其是手机或者PDA中加入ZigBee芯片后，就可以被用来控制电视开关、调节空调温度、开启微波炉等。基于ZigBee技术的个人身份卡能够代替家居和办公室的门禁卡，加上个人电子指纹识别系统，有助于实现更加安全的门禁系统，嵌入ZigBee设备的信用卡可以更加方便地实现无线提款和移动购物，商品的详细信息也将通过ZigBee设备呈现给顾客。
在智能家居领域，利用ZigBee技术可以实现如空调系统的温度控制、照明的自动控制、窗帘的自动控制、煤气计量控制、家用电器的远程控制、自动抄表等，必将改善我们的生活体验。
（2）工业控制。生产车间可以利用ZigBee设备组成传感网络，自动采集、分析和处理设备运行的数据，适合危险场合、人力所不能及或者不方便的场所，如危险化学成分检测、锅炉温度检测、高速旋转及其转速监控、火灾的监测和预报等，以帮助工厂技术和管理人员及时发现问题。将ZigBee技术用于现代工厂中央控制系统的通信系统，可以免去生产车间内大量布线的麻烦，降低安装和维护的成本，便于网络的扩容和重新配置。此外，通过ZigBee网络自动收集各种信息，并将信息回馈到系统进行数据处理与分析，有利于掌握工厂的整体信息，如火警的监测和报警，照明系统自动控制，生产机台之流程控制等，都可利用ZigBee网络提供相关信息，达到工业与环境控制的目的。
（3）汽车及智能交通。汽车车轮或者发动机内安装的传感器可以借助ZigBee网络把检测的数据及时地传送给司机，从而能够使司机及时发现问题，降低事故发生的可能性。汽车中使用的ZigBee设备需要克服恶劣的无线电传播环境对信号发送接收的影响因素以及金属结构对电磁波的屏蔽效应等。
利用ZigBee技术，如沿着街道、高速公路及其他地方分布式地安装大量ZigBee终端设备，行驶的汽车可以借助汽车和道路组成的智能交通系统得到更多的服务，行驶会更安全。利用ZigBee技术还可以开发出其他功能，如在不同街道根据交通流量动态调节红绿灯，追踪超速的汽车或被盗的汽车等等。
（4）农业自动化。ZigBee应用于农业自动化领域的特征是需要覆盖的区域比较广，因此需要由大量的ZigBee设备构成网络，通过各种传感器采集诸如土壤温度、氮元素浓度、降水量、湿度和气压等信息，以帮助农民及时地发现问题，并且准确地确定发生问题的地点。未来农业将可能逐渐从以人力为中心转变为以自动化、智能化、远程控制为特点的自动化控制为中心。另外利用ZigBee技术还可以收集各种土壤信息和气候信息实现精准农业、智能温室大棚控制、智能灌溉控制等应用。
（5）医疗辅助控制。在医院里可以借助各种传感器和ZigBee网络，准确、实时地监测病人的血压、体温和心率等信息，帮助医生快速做出反应，特别适用于对重症和病危患者的看护和治疗。此外，利用ZigBee技术还可以实现远程医疗、远程监护、远程治疗等应用。
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