一、概述
ZigBee技术是指一种无线通信技术，即低数据速率的无线个域网络（LR-WPAN）。该网络具有的显著的特征是：短距离、低速率、低功耗、低复杂度及低成本。特别适用于支持传感器、交互式玩具、智能徽章、远端控制和家用自动化等的应用，但不通常适合传输语音，目前尤其是被广泛地应用于物联网（IoT）中，ZigBee技术能为IoT提供一揽子开放式的、基础的解决方案。
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对于低数据速率的无线个域网络（LR-WPAN），按照开放系统互连参考模型（OSI/RM）的分层，其最下层的媒体访问控制层（MAC）和物理层（PHY）的协议规范是由IEEE 802.15工作组的第4任务组（TG4）负责研究制定的，发布的是IEEE 802.15.4系列标准。而其高层，即网络层以上（包括数据链路、安全、应用接口及应用等）的协议则是由ZigBee联盟负责研究制定的。这些一系列标准构成了ZigBee技术的详细规范技术要求，为ZigBee技术在市场中的推广使用提供了完整的技术支撑。因此，我们通常所说的ZigBee技术应是包括IEEE 802.15.4系列标准和ZigBee联盟的规范标准的技术总称。
关于LR-WPAN的MAC和PHY的标准规范，IEEE 802.15发布的第1个版本为IEEE 802.15.4-2003标准，后又在2006年、2011年、2015年和2020年进行了4次修订。依据ZigBee联盟的要求，目前ZigBee技术的相关产品起码应符合IEEE 802.15.4-2011版本标准的要求。
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关于LR-WPAN的高层标准规范，ZigBee联盟在2006年2月发布了第1个版本《ZigBee规范》，后在2007年和2015年也进行了修订。目前ZigBee技术的相关产品在满足符合IEEE 802.15.4-2011版本标准的同时，应符合ZigBee-2015规范的要求。
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二、ZigBee技术的物理层技术
下述依据IEEE 802.15.4-2011版本标准简要的介绍下LR-WPAN的物理层的相关技术要求，若要详细了解IEEE 802.15.4-2011标准的关于MAC和PHY全部内容的请查阅下附件2。
附件2：IEEE 802.15.4-2011
1、物理层型式
IEEE 802.15.4-2011规定的LR-WPAN物理层应负责完成如下表2-1-1中所示的任务。为此，IEEE 802.15.4-2011共定义了7种型式的物理层标准，具体详见下表2-1-2，这些型式与调制方式、射频工作频率及扩频方式等相关。LR-WPAN的通用的物理层型式应为表中的第1种，即工作于2.4GHz频段，采用DSSS扩频方式和采用O-QPSK调制方式。
表2-1-1：LR-WPAN物理层负责完成的任务
表2-1-2：LR-WPAN的物理层形式
2、射频工作频率
由表2-1-2中可知，IEEE 802.15.4-2011规定的LR-WPAN的工作射频频段有多个频段，这主要是要适应于国际上各个国家的频率管制的不同。LR-WPAN的工作射频频段具体详见下表2-2，包括频段、带宽及相应的调制方式和数据率。然而，依据ZigBee联盟的要求，LR-WPAN的工作射频频段应是工作在免许可的工业、科学和医疗（ISM）频段，即2.4GHz频段，这样可以降低ZigBee设备的生产成本。
表2-2：LR-WPAN的射频工作频段情况
另外，868MHz和915MHz将特别分别适用于欧洲和美国使用，它们的引入避免了2.4GHz附近各种无线通信设备的相互干扰。这些低频段上无线信号传播损耗较小，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。
3、调制方式
由表2-1-2中可知，IEEE 802.15.4-2011规定的LR-WPAN的调制方式有多种，罗列于下表2-3中，以适应于不同的物理层型式。其中正交四相相移键控（O-QPSK）调制应是LR-WPAN物理层采用的主要调制方式。
表2-3：LR-WPAN物理层所使用的调制方式
4、扩频方式
由表2-1-2中可知，IEEE 802.15.4-2011规定的LR-WPAN物理层的扩频方式有：直接序列扩频方式（DSSS，Direct Sequence Spread Spectrum）、并行序列扩频方式（PSSS，Parallel sequence spread spectrum）和线性调频扩频方式（CSS，chirp spread spectrum）。DSSS应为LR-WPAN物理层的常用扩频方式。
另外，IEEE 802.15.4-2011还为 LR-WPAN规定了采用超宽带（UWB，ultra-wide band）技术的物理层。
欲具体了解超宽带（UWB）技术介绍的请进入。
5、数据速率
由表2-1-2中可知，IEEE 802.15.4-2011规定的LR-WPAN物理层的数据传输速率通常为250kbit/s。当物理层采用CSS扩频方式、工作在2.4GHz频段时，其数据率可达1Mbit/s；另外还有其更低的数据率，以适应于LR-WPAN在物联网中的不同场景应用。数据率的大小是与调制方式和相应的码片率等传播参数相关。
6、一般无线特性
IEEE 802.15.4-2011同时给出了LR-WPAN物理层的一般无线特性，所给出的特性名称汇总于下表2-6中。
表2-6：LR-WPAN物理层的无一般线特性名称
另外，我国国家标准GB/T 15629.15参照IEEE 802.15.4制定了我国LR-WPAN物理层的相关技术要求，两个标准的内容相似但并不相同。
欲详细了解我国LR-WPAN物理层的相关技术要求的请进入。
三、ZigBee技术的高层规范
目前，ZigBee技术的高层规范是应遵守ZigBee-2015规范的要求。ZigBee-2015规范共主要包括四部分的内容：ZigBee规范概述；应用层规范；网络规范；安全服务规范。下图3是ZigBee-2015规范中给出的ZigBee栈架构描述的示意图，可以知晓ZigBee技术的分层情况，包括层接口、层功能和层间关系等。若要详细了解ZigBee-2015规范全部内容的请查阅下附件3。
图3：ZigBee栈架构描述示意图
附件3：ZigBee-2015规范
下表3汇总了ZigBee技术的基本技术规格，以供大家对该技术有一个基础的了解。
表3：ZigBee技术的基本技术规格
另外，我国通信行业标准YD/T 2237对UWB设备的技术要求专门作出了相应的规定。
欲详细了解我国UWB设备相关技术要求的请进入。
采用ZigBee技术的解决方案，将被嵌入到消费电子集成电路、家庭和建筑自动化、工业控制、PC外围设备、医疗传感器应用、玩具和游戏中，可体现出在物联网应用中的突出特征。
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