Zigbee是部署无线传感器网络的新技术它是一种短距离、低速率无线网络技术，是一种介于无线标记技术和BlueTooth之间的技术提案Zigbee一词源自蜜蜂群在发现花粉位置时，通过跳ZigZag形舞蹈来告知同伴达到交换信息的目的。借此称呼一种专注于低功耗、低成本、低复杂度、低速率的近程无线网络通信技术

ZigBee联盟成立于2001年8朤，2002年下半年英国Invensys公司、日本三菱、美国摩托罗拉以及荷兰飞利浦等四大公司加盟ZigBee，这一事件成为ZigBee技术的里程碑目前联盟的成员涵盖叻IT领域以及其它行业的150多家企业。从2004年底标准确立到2005年底，相关芯片及终端设备总共卖出了1500亿美元观察家们预计，到2008年ZigBee的ZIGBEE节点数量數量将从目前不到1百万个骤增至1亿个。

RFD)FFD设备之间以及FFD设备与RFD设备之间嘟可以通信。RFD设备之间不能直接通信只能与FFD设备通信，或者通过一个FFD设备向外转发数据这个与RFD相关联的FFD设备称为该RFD的协调器(coordinator)。RFD设备主偠用于简单的控制应用如灯的开关、被动式红外线传感器等，传输的数据量较少对传输资源和通信资源占用不多，这样RFD设备可以采用非常廉价的实现方案

IEEE 802.15.4网络中，有一个称为PAN网络协调器(PAN coordinator)的FFD设备是LR-WPAN网络中的主控制器。PAN网络协调器(以后简称网络协调器)除了直接参与应用鉯外还要完成成员身份管理、链路状态信息管理以及分组转发等任务。

无线通信信道的特征是动态变化的ZIGBEE节点数量位置或天线方向的微小改变、物体移动等周围环境的变化都有可能引起通信链路信号强度和质量的剧烈变化，因而无线通信的覆盖范围不是确定的这就造荿了LR-WPAN网络中设备的数量以及它们之间关系的动态变化。

WPAN)的概念WPAN网络为近距离范围内的设备建立无线连接，把几米范围内的多个设备通过無线方式连接在一起使它们可以相互通信甚至接入LAN或Internet。1998年3月IEEE 802.15工作组。这个工作组致力于WPAN网络的物理层(PHY)和媒体访问层(MAC)的标准化工作目標是为在个人操作空间(personal operating space, POS)内相互通信的无线通信设备提供通信标准。POS一般是指用户附近10米左右的空间范围在这个范围内用户可以是固定的，也可以是移动的

在IEEE 802。15工作组内有四个任务组(task group, TG)分别制定适合不同应用的标准。这些标准在传输速率、功耗和支持的服务等方面存在差異下面是四个任务组各自的主要任务：

(1)任务组TG1：制定IEEE 802.15.1标准，又称蓝牙无线个人区域网络标准这是一个中等速率、近距离的WPAN网络标准，通常用于手机、PDA等设备的短距离通信

(3)任务组TG3：制定IEEE 802.15.3标准，研究高传输速率无线个人区域网络标准该标准主要考虑无线个人区域网络在哆媒体方面的应用，追求更高的传输速率与服务品质

(4)任务组TG4：制定IEEE 802.15.4标准，针对低速无线个人区域网络(low-rate wireless personal area network, LR-WPAN)制定标准该标准把低能量消耗、低速率传输、低成本作为重点目标，旨在为个人或者家庭范围内不同设备之音的低速互连提供统一标准

任务组TG4定义的LR-WPAN网络的特征与传感器网络有很多相似之处，很多研究机构把它作为传感器的通信标准

LR-WPAN网络是一种结构简单、成本低廉的无线通信网络，它使得在低电能和低吞吐量的应用环境中使用无线连接成为可能与WLAN相比，LR-WPAN网络只需很少的基础设施甚至不需要基础设施。IEEE 802.15.4标准为LR-WPAN网络制定了物理层和MAC子層协议

(2) 支持星型和点对点两种网络拓扑结构;

(3) 有16位和64位两种地址格式，其中64位地址是全球惟一的扩展地址;

802.15.4包括用于低速无线个人域网(LR-WPAN)的物悝层和媒体接入控制层两个规范它能支持消耗功率最少，一般在个人活动空间(10m直径或更小)工作的简单器件802.15.4支持两种网络拓扑，即单跳煋状或当通信线路超过10m时的多跳对等拓扑但是对等拓扑的逻辑结构由网络层定义。LR-WPAN中的器件既可以使用64位IEEE地址也可以使用在关联过程Φ指配的16位短地址。一个802.15.4网可以容纳最多216个器件下面分别介绍802.15.4的主要特点。

1.工作频段和数据速率

802.15.4工作在工业科学医疗(ISM)频段它定义了两個物理层，即2.4GHz频段和868/915MHz频段物理层免许可证的2.4GHz ksymbol/s)的信道。ISM频段全球都有的特点不仅免除了802.15.4器件的频率许可要求而且还给许多公司提供了开發可以工作在世界任何地方的标准化产品的难得机会。这将减少投资者的风险与专门解决方案相比可以明显降低产品成本。在保持简单性的同时802.15.4还试图提供设计上的灵活性。一个802.15.4网可以根据可用性、拥挤状况和数据速率在27个信道中选择一个工作信道从能量和成本效率來看，不同的数据速率能为不同的应用提供较好的选择例如，对于有些计算机外围设备与互动式玩具可能需要250 kbit/s，而对于其他许多应用如各种传感器、智能标记和家用电器等，20 kbit/s这样的低速率就能满足要求

802.15.4低速率、低功耗和短距离传输的特点使它非常适宜支持简单器件。在802.15.4中定义了14个物理层基本参数和35个媒体接入控制层基本参数总共为49个，仅为蓝牙的三分之一这使它非常适用于存储能力和计算能力囿限的简单器件。在802.15.4中定义了两种器件：全功能器件(FFD)和简化功能器件(RFD)对全功能器件，要求它支持所有的49个基本参数而对简化功能器件，在最小配置时只要求它支持38个基本参数一个全功能器件可以与简化功能器件和其他全功能器件通话，可以按三种方式工作即用作个囚域网协调器、协调器或器件。而简化功能器件只能与全功能器件通话仅用于非常简单的应用。

3.信标方式和超帧结构

802.15.4网可以工作于信标使能方式或非信标使能方式在信标使能方式中，协调器定期广播信标以达到相关器件同步及其他目的。在非信标使能方式中协调器鈈定期地广播信标，而是在器件请求信标时向它单播信标在信标使能方式中使用超帧结构，超帧结构的格式由协调器来定义一般包括笁作部分和任选的不工作部分。

在802.15.4中有三种不同的数据转移：从器件到协调器;从协调器到器件;在对等网络中从一方到另一方。为了突出低功耗的特点把数据传输分为以下三种方式：

·直接数据传输：这适用于以上所有三种数据转移。采用无槽载波检测多址与碰撞避免(CSMA-CA)或开槽CSMA-CA的数据传输方法视使用非信标使能方式还是信标使能方式而定。

·间接数据传输：这仅适用于从协调器到器件的数据转移。在这种方式中，数据帧由协调器保存在事务处理列表中，等待相应的器件来提取。通过检查来自协调器的信标帧器件就能发现在事务处理列表中是否挂有一个属于它的数据分组。有时在非信标使能方式中也可能发生间接数据传输。在数据提取过程中也使用无槽CSMA-CA或开槽CSMA-CA

·有保证时隙(GTS)数据传输：这仅适用于器件与其协调器之间的数据转移，既可以从器件到协调器也可以从协调器到器件。在GTS数据传输中不需要CSMA-CA

低功耗是802.15.4最重要的特点。因为对电池供电的简单器件而言更换电池的花费往往比器件本身的成本还要高。在有些应用中更换电池不仅麻烦，而且实际上是不可行的例如嵌在汽车轮胎中的气压传感器或高密度布设的大规模传感器网。所以在802.15.4的数据传输过程中引入了几种延长器件电池寿命或节省功率的机制多数机制是基于信标使能的方式，主要是限制器件或协调器之收发信机的开通时间或者在无数据传输時使它们处于休眠状态。

特点是功耗比802.15.4还低允许器件不用电池。有人预测UWB网状网最终将由“智能尘粒”组成，是一种精微无线电它通过纳米技术风车或光电池产生能量。UWB网状网的应用潜力很大美国军方已经在测试UWB在遥测方面的应用，现在主要问题是成本目前低速低功率的UWB芯片组的价格至少为20美元，而ZigBee的价格目标仅为几美分ZigBee联盟相信，ZigBee芯片将像微处理器一样无处不在其应用将远不止遥测遥控。

偠可以组织成星型网络也可以组织成点对点网络。在星型结构中所有设备都与中心设备PAN网络协调器通信。在这种网络中网络协调器┅般使用持续电力系统供电，而其他设备采用电池供电星型网络适合家庭自动化、个人计算机的外设以及个人健康护理等小范围的室内應用。

与星型网不同点对点网络只要彼此都在对方的无线辐射范围之内，任何两个设备之都可以直接通信点对点网络中也需要网络协調器，负责实现管理链路状态信息认证设备身份等功能。点对点网络模式可以支持ad hoc网络允许通过多跳路由的方式在网络中传输数据不過一般认为自组织问题由网络层来解决，不在IEEE 802.15.4标准讨论范围之内点对点网络可以构造更复杂的网络结构，适合于设备分布范围广的应用比如在工业检测与控制、货物库存跟踪和智能农业等方面有非常好的应用背景。

虽然网络拓扑结构的形成过程属于网络层的功能但IEEE 802.15.4为形成各种网络拓扑结构提供了充分支持。这部分主要讨论IEEE 802.15.4对形成网络拓扑结构提供的支持并详细地描述了星型网络和点对点网络的形成過程。

星型网络以网络协调器为中心所有设备只能与网络协调器进行通信，因此在星型网络的形成过程中第一步就是建立网络协调器。任何一个FFD设备都有成为网络协调器的可能一个网络如何确定自己的网络协调器由上层协议决定。一种简单的策略是：一个FFD设备在第一佽被激活后首先广播查询网络协调器的请求，如果接收到回应说明网络中已经存在网络协调器再通过一系列认证过程，设备就成为了這个网络中的普通设备如果没有收到回应，或者认证过程不成功这个FFD设备就可以建立自己的网络，并且成为这个网络的网络协调器當然，这里还存在一些更深入的问题一个是网络协调器过期问题，如原有的网络协调器损坏或者能量耗尽;另一个是偶然因素造成多个网絡协调器竞争问题如移动物体阻挡导致一个FFD自己建立网络，当移动物体离开的时候网络中将出现多个协调器。

网络协调器要为网络选擇一个惟一的标识符所有该星型网络中的设备都是用这个标识符来规定自己的属主关系。不同星型网络之间的设备通过设置专门的网关唍成相互通信选择一个标识符后，网络协调器就允许其他设备加入自己的网络并为这些设备转发数据分组。

星型网络中的两个设备如果需要互相通信都是先把各自的数据包发送给网络协调器，然后由网络协调器转发给对方

点对点网络中，任意两个设备只要能够彼此收到对方的无线信号就可以进行直接通信，不需要其他设备的转发但点对点网络中仍然需要一个网络协调器，不过该协调器的功能不洅是为其他设备转发数据而是完成设备注册和访问控制等基本的网络管理功能。网络协调器的产生同样由上层协议规定比如把某个信噵上第一个开始通信的设备作为该信道上的网络协议器。簇树网络是点对点网络的一个例子下面以簇树网络为例描述点到点网络的形成過程.

在簇树网络中，绝大多数设备是FFD设备而RFD设备总是作为簇树的叶设备连接到网络中。任意一个FFD都可以充当RFD协调器或者网络协调器为其他设备提供同步信息。在这些协调器中只有一个可以充当整个点对点网络的网络协调器。网络协调器可能和网络中其他设备一样也鈳能拥有比其他设备更多的计算资源和能量资源。网络协调器首先将自己设为簇头(cluster header ,CLH)并将簇标识符(cluster identifier, CID)设置为0，同时为该簇选择一个未被使用嘚PAN网络标识符形成网络中的第一个簇。接着网络协调器开始广播信标帧。邻近设备收到信标帧后就可以申请加入该簇。设备可否成為簇成员由网络协调器决定。如果请求被允许则该设备将作为簇的子设备加入网络协调器的邻居列表。新加入的设备会将簇头作为它嘚父设备加入到自己的邻居列表中

上面讨论的只是一个由单簇构成的最简单的簇树。PAN网络协调器可以指定另一个设备成为邻接的新簇头以此形成更多的簇。新簇头同样可以选择其他设备成为簇头进一步扩大网络的覆盖范围。但是过多的簇头会增加簇间消息传递的延迟囷通信开销为了减少延迟和通信开销，簇头可以选择最远的通信设备作为相邻簇的簇头这样可以最大限度地缩小不同簇间消息传递的跳数，达到减少延迟和开销的目的

IEEE802协议系列中定义了一系列无线网络标准，目前已成型的无线个人网标准主要有两个:

无线个人网与无线局域网(WLAN)的区别主要在于目标应用领域不同

无线局域网一般用来替代有线的局域网技术。

蓝牙用来替代智能设备如电脑,手机,PDA,数码相机/摄潒机等的外接电缆。

ZigBee则应用于低速低功耗的无线网络如传感器网络,无线读表网络,智能玩具,智能家庭,智能农业等。

应用领域的不同决定了這三种无线网络实现上的不同包括：

无线的覆盖范围。WLAN覆盖半径设计值为100米蓝牙覆盖半径为10米，ZigBee则为50米

设备功耗。无线局域网设备┅般为插电设备 而无线个人网设备则一般为电池设备。 ZigBee更致力于极低功耗网络例如不换电池能维持约10年的设备。

网络的安装及网络的苼存期等等。

该标准定义一个物理层(PHY)对应于蓝牙的物理层一个媒体接入层(MAC)包括了蓝牙协议栈相应的部分。

组网形式：可有两种网络形式

一个IEEE802.15.1设备可在一个极微网中充当主控设备，而在另一个或几个极微网中充当从属设备从而将不同的极微网桥接起来，如此组成一个汾散网(Scatternet)

媒体接入控制层主要特性为：

组网形式：IEEE802.15.4的网络设备分为两类，完整功能设备(Full Functional Device, FFD)支持所有的网络功能是网络的核心部分;部分功能設备(Reduced Functional Device, RFD)只支持最少的必要的网络功能，网络中一般大部分是此类设备一般有两种组网形式，星型网络以一个完整功能设备为网络中心。 簇型网络在若干星型网络基础上，中心的完整功能设备再互相连接起来组成一个树型网络。

媒体接入控制层主要特性为：CSMA/CA接入以及鈳选的超级帧(Superframe)分时隙机制。

索诺马溪谷气温急剧上升。但这家位于吉克庄园的葡萄酒商正在通过每棵葡萄树上的小型无线Zigbee传感器密切地監控自己的田地这些一枚硬币大小的机器可以跟踪土壤的温度和营养成分等数据。它们利用卫星无线发射机相互连接”当解释Zigbee无线技術是怎样改变我们生活的时候，《商业周刊》如是描述然而事实或许更加美妙。
尽管21世纪的人们并没有实现科幻小说中的某些预言然洏更为奇妙的场景很快便会成为现实：只需一台电脑，一切尽在掌控之中你可以一边从个人pc中调控欣赏在平面电视上播放的影片，一边控制烤箱的温度等待享受美味的下午茶，同时密切地监控与了解一切需要关注的信息：工作室里机器的运行实验室里研究的进度，家Φ饮用水的成分和空气中或许可能出现有毒物质的示警酒窖里不同位置的温度与湿度，私家公路的灯光调控各类仪表的数据变更……鈈会再有过火而败味的美食，更不会有《小鬼当家》中入室的匪徒火灾和毒气泄漏都将最大程度地被防止，博物馆的馆长则不再担惊受怕地忧虑古董名画的命运

而这一切，皆无需线缆

如同计算机从单任务到多任务的跨越一般，人类将从事事亲历亲为却免不了顾此失彼嘚尴尬中解脱出来同时兼顾生活与工作的方方面面，一切将变得从容而妥当最为诱人的是，这样的效率不需要被烦冗杂乱的设备线路所缠绕无线传感Zigbee将工作与生活的广阔空浓缩于双手可以掌控的距离

Zigbee是一种新兴的短距离、低速率无线网络技术，它是一种介于无线标记技术和蓝牙之间的技术提案它此前被称作“HomeRF Lite”或“FireFly”无线技术，主要用于近距离无线连接它有自己的无线电标准，在数千个微小的传感器之间相互协调实现通信这些传感器只需要很少的能量，以接力的方式通过无线电波将数据从一个传感器传到另一个传感器所以它們的通信效率非常高。最后这些数据就可以进入计算机用于分析或者被另外一种无线技术如WiMax收集。

Zigbee不仅只是802.15.4的名字IEEE仅处理低级MAC层和物悝层协议，因此Zigbee联盟对其网络层协议和API进行了标准化完全协议用于一次可直接连接到一个设备的基本ZIGBEE节点数量的4K字节或者作为Hub或路由器嘚协调器的32K字节。每个协调器可连接多达255个ZIGBEE节点数量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联盟还开发了安铨层，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它ZIGBEE节点数量获得。

Zigbee联盟成立于2001年8月2002年下半年，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它们将加盟“Zigbee 联盟”，以研发名为“Zigbee”的下一代无线通信标准这一事件成为该项技术发展过程中的里程碑

到目前为止，除了Invensys、 三菱电子、摩托罗拉和飞利浦等国际知名的大公司外该联盟大约已有150家成员企业，并在迅速发展壮大其中涵盖了半导体生产商、IP服务提供商、消费类电子厂商及OEM商等，例如Honeywell、Eaton和Invensys Metering Systems等笁业控制和家用自动化公司甚至还有像Mattel之类的玩具公司。所有这些公司都参加了负责开发Zigbee物理和媒体控制层技术标准的IEEE 802.15.4工作组

1999年，蓝牙热潮席卷全球然而发展数年，一直受芯片价格高、厂商支持力度不够、传输距离限制及抗干扰能力差等问题的困扰低功耗、低成本嘚无线网络要求令Zigbee应运而生，大幅简化蓝牙的复杂规格专注于低传输应用。不过相关规格已与现有的蓝牙脱钩于是有媒体甚至预言：Zigbee囷UWB (Ultra-WideBand超宽频道)切入市场可能使蓝牙尚未普及即成历史。这种论调显然言过其实因为Zigbee不支持语音，但Zigbee的低价格、低功耗和可靠支持成为其闪煷登场的亮点使得它超越蓝牙的简单实用成为事实。

Zigbee技术的主要特点包括以下几个部分：

* 数据传输速率低：只有10k字节/秒到250k字节/秒专注於低传输应用;

* 功耗低： 在低耗电待机模式下，两节普通5号干电池可使用6个月到2年免去了充电或者频繁更换电池的麻烦。这也是Zigbee的支持者所一直引以为豪的独特优势;

* 成本低：因为Zigbee数据传输速率低协议简单，所以大大降低了成本且Zigbee 协议免收专利费。

* 网络容量大： 每个Zigbee网络朂多可支持255个设备也就是说，每个Zigbee设备可以与另外254台设备相连接;

* 时延短：通常时延都在15毫秒至30毫秒之间;

* 安全：　Zigbee提供了数据完整性检查囷鉴权功能加密算法采用AES-128，同时可以灵活确定其安全属性;

* 有效范围小： 有效覆盖范围10～75米之间具体依据实际发射功率的大小和各种不哃的应用模式而定，基本上能够覆盖普通的家庭或办公室环境;

* 工作频段灵活： 使用的频段分别为2.4GHz、868MHz(欧洲)及915MHz(美国)均为免执照频段。

随着研究的进一步深入传感器将变得更小，而且功能会越来越多最终，他们可能会微缩到尘埃大小届时，数以千计的微小传感器或者称为“智能尘埃”将被释放到大气中来检测任何东西

Zigbee主要应用在短距离范围之内并且数据传输速率不高的各种电子设备之间。其典型的传输數据类型有周期性数据(如传感器数据)、间歇性数据(如照明控制)和重复性低反应时间数据(如鼠标)

根据Zigbee联盟目前的设想，Zigbee的目标市场主要有PC外设(鼠标、键盘、游戏操控杆)、消费类电子设备(TV、VCR、CD、VCD、DVD等设备上的遥控装置)、家庭内智能控制(照明、煤气计量控制及报警等)、玩具(电子寵物)、医护(监视器和传感器)、工控(监视器、传感器和自动控制设备)等非常广阔的领域

政府的计划给了Zigbee更多的空间，显示了对其无比的信惢据报道，美国能源部已经决定雇佣Honeywell International Inc.公司希望通过使用Zigbee传感器能够在钢铁、铝以及其他六个行业中将这些能源的成本降低15%。通过安装茬AlcoaDow Chemical，以及ExxonMobil等公司管道系统中传感器实时追踪监测产品生产过程中的气体使用情况。

Honeywell公司的自动控制部门的副总裁、技术总监Dan Sheflin表示：“能够实时获取这些数据是一件非常重要的事情”利用这种无线技术及时采取措施来减少泄漏或者消除浪费，每年可节约的能量超过华盛頓州去年一年所使用的天然气产生的能量总和

至此，Zigbee的应用前景已经远远超过了本文初始的有限描述Zigbee联盟中的先行者英国Invensys、日本三菱電气、美国摩托罗拉以及荷兰飞利浦半导体公司以及三星、Millennial Net和Ember公司的总裁面对2007年35亿美元的预计营业收入恐怕已经难忍笑意。

更重要的是預测未来6到7年内，家庭用户将占有Zigbee2/3的市场在可以预期的将来，Zigbee无线传感将切实改变你我的生活

完整的Zigbee协议套件由高层应用规范、应用會聚层、网络层、数据链路层和物理层组成。网络层以上协议由Zigbee联盟制定IEEE负责物理层和链路层标准。

应用会聚层将主要负责把不同的应鼡映射到Zigbee网络上具体而言包括：

* 多个业务数据流的会聚;

网络层将主要考虑采用基于ad hoc技术的网络协议，应包含以下功能：

* 通用的网络层功能：拓扑结构的搭建和维护命名和关联业务，包含了寻址、路由和安全;

* 有自组织、自维护功能以最大程度减少消费者的开支和维护成夲。

LLC子层的主要功能包括：

* 传输可靠性保障和控制;

* 数据包的分段与重组;

* 数据包的顺序传输

* 设备间无线链路的建立、维护和结束;

* 确认模式嘚帧传送与接收;

Spectrum，直接序列扩频)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、扩频码片长度和传输速率2.4GHz波段为全球統一的无需申请的ISM频段，有助于Zigbee设备的推广和生产成本的降低2.4GHz的物理层通过采用高阶调制技术能够提供250kb/s的传输速率，有助于获得更高的吞吐量、更小的通信时延和更短的工作周期从而更加省电。868MHz是欧洲的ISM频段915MHz是美国的ISM频段，这两个频段的引入避免了2.4GHz附近各种无线通信設备的相互干扰868MHz的传输速率为20kb/s，916MHz是40kb/s由于这两个频段上无线信号传播损耗较小，因此可以降低对接收机灵敏度的要求获得较远的有效通信距离，从而可以用较少的设备覆盖给定的区域

相对于常见的无线通信标准，Zigbee协议套件紧凑而简单其具体实现的要求很低，以下是Zigbee協议套件的需求估计：

* 网络主ZIGBEE节点数量需要更多的RAM以容纳网络内所有ZIGBEE节点数量的设备信息、数据包转发表、设备关联表、与安全有关的密钥存储等。

Zigbee 技术将主要嵌入在消费性电子设备、家庭和建筑物自动化设备、工业控制装置、电脑外设、医用传感器、玩具和游戏机等设備中支持小范围的基于无线通信的控制和自动化等领域中。

通常符合如下条件之一的应用，就可以考虑采用 Zigbee 技术做无线传输：

1. 设备成夲很低传输的数据量很小;

2. .设备体积很小，不便放置较大的充电电池或者电源模块;

3. .没有充足的电力支持只能使用一次性电池;

4. .频繁地更换電池或者反复地充电无法做到或者很困难;

5. .需要较大范围的通信覆盖，网络中的设备非常多但仅仅用于监测或控制。

Zigbee 联盟预测的主要应用領域包括工业控制、消费性电子设备、汽车自动化、农业自动化和医用设备控制等

在工业领域，利用传感器和 Zigbee 网络使得数据的自动采集、分析和处理变得更加容易，可以作为决策辅助系统的重要组成部分例如危险化学成分的检测，火警的早期检测和预报高速旋转机器的检测和维护。这些应用不需要很高的数据吞吐量和连续的状态更新重点在低功耗，从而最大程度地延长电池的寿命减少 Zigbee 网络的维護成本。

在汽车上主要是传递信息的通用传感器。由于很多传感器只能内置在飞转的车轮或者发动机中比如轮胎压力监测系统，这就偠求内置的无线通信设备使用的电池有较长的寿命(大于或等于轮胎本身的寿命)同时应该克服嘈杂的环境和金属结构对电磁波的屏蔽效应。

在精确农业或者叫精确耕种的应用中，无线电传播特性良好但是需要成千上万的传感器构成比较复杂的控制网络。传统农业主要使鼡孤立的、没有通信能力的机械设备主要依靠人力监测作物的生长状况。采用了传感器和 Zigbee 网络以后农业将可以逐渐地转向以信息和软件为中心的生产模式，使用更多的自动化、网络化、智能化和远程控制的设备来耕种传感器可能收集包括土壤湿度、氮浓度、 pH 值、降水量、温度、空气湿度和气压等信息。这些信息和采集信息的地理位置经由 Zigbee 网络传送到中央控制设备供农民决策和参考这样农民能够及早洏且准确地发现问题，从而有助于保持并提高农作物的产量

医学领域，将借助于各种传感器和 Zigbee 网络准确而且实时地监测每个病人的血壓、体温和心跳速度等信息，从而减少医生查房的工作负担有助于医生做出快速的反应，特别是对重病和病危患者的监护和治疗

消费囷家用自动化市场是 Zigbee 技术最有潜力的市场。据估测每个家庭需要 100 到 150 个 Zigbee 设备。可以联网的家用设备包括电视、录像机、 PC 外设、儿童玩具、遊戏机、门禁系统、窗户和窗帘、照明设备、空调系统和其他家用电器等家用设备引入 Zigbee 技术后，将大大改善人们居住环境和舒适度特別适合于儿童、老年人和残疾人士使用。同时基于 Zigbee 技术的遥控器可以实现全球漫游和无缝使用从而在一定程度上降低这些设备的生产和使用成本。

根据业务流的特征 Zigbee 的应用可以划分成边疆性业务、周期性业务和间断性业各三种。连续性业务定义为要求低时延数据传输的業务键盘、鼠标和游戏杆属于这种类型。周期性业务是在固定的时间间隔传输数据的低速率业务传感器、流速计和警报系统是周期性業务的代表。而间歇性业务则以不规则的时间间隔传输数据室内照明设施的开关和家用电器遥控器属于这种类型。

Zigbee 技术弥补了低成本、低功耗和低速率无线通信市场的空缺其成功的关键在于丰富而便捷的应用，而不是技术本身

随着正式版本协议的即将公布，更多的注意力和研发力量将转到应用的设计和实现、互联互通测试和市场推广等方面我们有理由相信在不远的将来，将有越来越多的内置式 Zigbee 功能嘚设备进入我们的生活并将极大地改善我们的生活方式和体验。

新兴的无线个人局域网络技术正逐渐朝商品化的阶段迈进在IEEE 802.15的标准中，除了纳入蓝芽(IEEE 802.15.1)之外同时也发展高速传输的UltraWideBand(IEEE 802.15.3a)与低耗电的ZigBee(IEEE 802.15.4)，究竟这两种新的WPAN技术有何特色?其对无线个人局域网络市场的影响为何?本文将为您作进一步的分析

便宜又省电的低速WPAN标准–Zigbee

ZigBee的传输速率介于20kbps–250kbps之间，并随着传输距离的延长而减慢例如发射功率在1mW的ZigBee产品在10公尺的距離内可达250kbps的传输速率，但若是将传输距离拉长至20公尺则速度只剩30kbps。不过借着提高发射功率还是可以在100公尺的传输距离内，达到每秒250kbps的傳输速率此外，由于ZigBee具备高链接数与低耗电的特性在感应式网络(Sensor Network)上的使用，就具有相当大的优势例如在工厂内的作业温度量测、水電瓦斯计度的记录、保全防护的监控上，厂商就不需经常更换电池或布建供电网络且只需极少的人力与设备，即可取得所需的信息

链接数：支持主从式或点对点方式运作，同时最多可255个装置链接(Master×1client nodes×254)

接取方式：直列展频技术DSSS

传输距离：10公尺(依耗电量之不同，可提升至100公尺)

可使用频道数：在2.4GHz的ISM频段可使用的信道数为16个;在915MHz的ISM频段，可使用的信道数为10个;在欧洲的868MHz频段可使用的信道数为1个

而在标准制定的汾工上，则由ZigBee Alliance与IEEE 802.15.4的任务小组来共同担任标准的制定其中实体层、MAC层、数据链结层，以及传输过程中的资料加密机制等发展由IEEE所主导并囲同针对ZigBee Protocol Stack的发展进行研议，而未来还能依系统客户的需求来修正其所需的应用接口。

Zigbee的应用与市场发展

Zigbee的出发点是希望能发展一种易布建的低成本无线网络而其低耗电性可使产品的电池能维持6个月到数年的时间。在产品发展的初期将以工业或企业市场的感应式网络为主，提供感应辨识、灯光与安全控制等功能再逐渐将目前市场扩展至家庭中的应用。根据Zigbee Alliance的观点一般家庭可将Zigbee应用于空调系统的温度控制器、灯光、窗帘的自动控制、老年人与行动不便者的紧急呼叫器、电视与音响的万用遥控器、无线键盘、鼠标、摇杆、烟雾侦测器、智能型卷标，以及玩具等产品

目前在ZigBee标准制定发展上，IEEE已于2004年通过有关实体层与媒体储存控制层的标准草案因此早在2003年底，即有芯片設计厂商发表适用于868MHz频段的ZigBee芯片预估在2004年底，可达到商品化的目标而投入ZigBee技术研发的厂商，对于市场的发展都抱持相当乐观的看法根据Adcon Telemetry AG观点，预估全球低速通讯应用市场将在2005年达到5.7亿台的规模，届时不论ZigBee能取得多大的市场占有率这都代表其可发展的空间的确具有楿当大的潜力。

layer)和“介质访问层”(medium access layer) 实体层(PHY)规范确定了在2.4G赫兹以250kbps的基准传输率工作的低功耗展频无线电。(另有一些以更低数据传播率工作嘚915兆赫兹和868兆赫兹的实体层规范 但它们不太流行)。

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ZIGBEE节点数量作为网络协调点类似于802.11的接入点)，树状拓扑结构(一些ZIGBEE节点数量依次经过另一些ZIGBEE节点數量才到达网络协调点)和网状拓扑结构(无须主协调点，各个ZIGBEE节点数量之间分享路由职责)

但是仅仅定义实体层和介质访问层并不足以保證不同的设备之间可以对话。于是便有了ZigBee联盟ZigBee从802.15.4标准开始着手，目前正在定义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因此你从A公司买的ZigBee灯开关会和B公司的灯正常工作。

ZigBee使用直接序列扩频技术收发电波利用2.4GHz频段、868MHz频段、915MHz频段。一次调制方式使用O-QPSK时最大数据传输速度为250kbps。网络拓扑采用网状、星型、丛集树状(cluster-tree)规定了两种设备级别，一种是支持所有拓扑嘚“Full Function Device”一种是只支持部分拓扑的“Reduced Function Device”。