許多設計人員都聽說過zigbee 與 IEEE 802.15.4協(xié)議標準，但不清楚到底應該選擇zigbee，還是 802.15.4，抑或是開發(fā)自己的專有網(wǎng)絡協(xié)議。甚至還有出現(xiàn)將兩者混為一談，分不清楚的狀況，下文將來詳細介紹zigbee 與 IEEE 802.15.4協(xié)議標準，并從中總結其關系對比與區(qū)別。

802.15.4

802.15.4 標準是由 IEEE 802.15第4任務組 （IEEE 802.15 Task Group 4） 開發(fā)的低功耗無線網(wǎng)絡標準。原始標準于 2003 年發(fā)布，后經(jīng)修改由 2006 年版取代。隨著越來越多的電子設計人員要求一種適用于低復雜性、低數(shù)據(jù)速率以及（大多數(shù)情況下）電池供電應用的實施方案，該標準應運而生。具休而言，開發(fā)該標準旨在面向家庭自動化、工業(yè)控制、農(nóng)業(yè)以及安全監(jiān)控等領域的應用。包括 ZigBee和 ZigBee Pro 等在內的若干種其它協(xié)議也采用 802.15.4 作為物理層和數(shù)據(jù)鏈路層。

也有人將 802.15.4 標準稱為 MAC，即媒體接入控制 （Medium Access Control） 標準，因為其可定義網(wǎng)絡中任意兩個對等設備的通信協(xié)議。從概念上講，我們能夠以全功能設備 （FFD） 或簡約功能設備 （RFD） 的方式實施802.15.4 個人局域網(wǎng) （PAN） 中的設備。FFD 節(jié)點具備網(wǎng)絡協(xié)調器的能力，一般由主電源供電。不過由于每個星型配置的 PAN 只能有一個 FFD 節(jié)點，所以 FFD 一般不會始終用作網(wǎng)絡協(xié)調器。FFD 可用作通用節(jié)點。RFD 節(jié)點在設計上相對簡單，因而不能充分發(fā)揮網(wǎng)絡協(xié)調器的全部功能，只能與 FFD 節(jié)點通信。RFD 節(jié)點對于應用的實施要求很低，從而可降低 IC 的成本，有可能作為應用中啟用傳感器或制動器的節(jié)點，而且由于運行占空比極低，也比較有可能適合采用電池供電。如錯誤！未找到引用源。 所示，若 FFD 協(xié)調器向子節(jié)點之一（也必須為 FFD）分配新的 PAN 標識 （PAN ID） 后就能夠對 802.15.4 網(wǎng)絡的星型拓樸進行擴展，從而創(chuàng)建僅有協(xié)調器節(jié)點才可以交換信息的 PAN 群集。注意該標準不直接支持路由。

通過定義兩個節(jié)點之間的通信，如網(wǎng)絡管理基礎，802.15.4 標準可為開發(fā) ZigBee 等更高級別的網(wǎng)絡實施提供靈活的基礎。

雖然 802.15.4 標準是開發(fā)更高級別網(wǎng)絡的良好基礎，但其存在一定的復雜性，這在適當?shù)膽每紤]條件下，可以直接當作一種可靠的通信方式進行部署。一般來說，如果要滿足下列要求，設計人員應考慮采用802.15.4 標準：

要求采用業(yè)界標準化的物理層與較低層協(xié)議

可自由設計自己的較高層協(xié)議

能夠靈活選擇各種硬件與較低層軟件廠商

具備物理層與較低協(xié)議層的互操作性

實現(xiàn)較低的設計與開發(fā)成本

由第三方廠商/供應商提供支持與維護

且愿意接受下列劣勢：

需要設計與開發(fā)較高層協(xié)議和應用

根據(jù)標準會存在無線電廣播通道限制

為便于理解這些應用級考慮事項符合 802.15.4 標準的原因，對協(xié)議本身的穩(wěn)健性、可靠性以及總體實施進行分析非常重要。下圖是該協(xié)議層的概念組織結構與先前討論的 OSI 模型的比較。

ZigBee

ZigBee 采用 802.15.4 標準作為其對等通信的基礎。該標準由 ZigBee 聯(lián)盟 （ZigBee Alliance） 開發(fā)并管理。ZigBee Alliance 是一家投資于該標準并在無線領域進行推廣的聯(lián)合組織，并且日益為業(yè)界所關注。不過ZigBee 擁有自己獨特的應用功能，用戶應對此進行充分了解，而不是倉促地將其應用于所有的低功耗無線應用領域。

ZigBee 最常用作異步通信標準，其具備 CSMA/CA 通道接入能力，并擁有 802.15.4 章節(jié)所述的所有功能。針對相同市場領域的情況下，相比之下 ZigBee 可為尋求準擔保信息交付、大規(guī)模輕松網(wǎng)絡集成以及設備間互操作性的開發(fā)人員提供眾多優(yōu)勢，同時還提供眾多 802.15.4 標準不能直接解決的較高級別網(wǎng)絡問題的解決方案。

ZigBee 網(wǎng)絡的實施有三種拓撲，如下圖所示。與 802.15.4 類似，ZigBee 支持對等通信與星型配置。ZigBee 在 802.15.4 規(guī)范之上添加了路由協(xié)議與層級網(wǎng)絡尋址方案，可實現(xiàn)群集樹拓撲結構（具有相同PAN ID）以及多跳網(wǎng)狀網(wǎng)絡拓撲。

這些拓撲結構均由可實現(xiàn)三種邏輯抽象功能之一的 802.15.4 FFD 和 RFD 節(jié)點提供支持。必須為 FFD 的ZigBee 協(xié)調器將啟動網(wǎng)絡和管理網(wǎng)絡連接與安全密鑰等大多數(shù)網(wǎng)絡參數(shù)，是路由消息不可分割的組成部分。ZigBee 路由器也必須為 FFD，負責轉發(fā)往返于其他網(wǎng)絡節(jié)點的消息，并實現(xiàn) ZigBee 網(wǎng)絡的網(wǎng)狀網(wǎng)特性，同時擴展網(wǎng)絡的總體覆蓋范圍。ZigBee 協(xié)調器與路由器一般由主電源供電，因為它們應能夠在任何時間接收和傳輸消息。如果預計應用的數(shù)據(jù)傳輸是周期性的，則 ZigBee 也可以采用 802.15.4 同步網(wǎng)絡的TDMA 消息傳輸協(xié)議。ZigBee 終端設備以 RFD 方式實施，可以最大限度地減少其占空比和資源要求，從而實現(xiàn)采用電池供電并長期工作的目的。

ZigBee 理想適用于具有下列要求的應用：

采用標準化的物理層與較低層協(xié)議 （IEEE 802.15.4）

標準化的較高層協(xié)議（比如網(wǎng)狀網(wǎng)拓撲，多跳等）

全面互操作性，甚至達到應用層級別（公共配置文件）

設計與開發(fā)要求低（僅限于應用）

技術支持與維護廠商/供應商之間競爭激烈

ZigBee 可接受下列劣勢：

ZigBee Alliance 成員費用

認證費用（如果不專門針對符合 ZigBee 或者 ZigBee 認證的產(chǎn)品則無需此費用）

代碼量（功能性的開銷可能大到難以使用）

無線電廣播通道限制（限于在 IEEE 802.15.4 中指定的通道）

上述所列各項表明需要對許多項目進一步澄清，因此首先對標準化的較高層協(xié)議進行描述。與 802.15.4 相比，下圖 所示，ZigBee 可向上實施至 OSI 無線應用網(wǎng)絡模型的傳輸層，甚至能夠達到部分會話層。

概念

802.15.4是鏈路層協(xié)議（OSI二層），定義的目的是適應低功耗的需要，用在物聯(lián)網(wǎng)中。實現(xiàn)點對點的通信。

ZigBee是網(wǎng)絡層協(xié)議（OSI三層），目的是用來生成網(wǎng)絡拓撲實現(xiàn)多個設備的通信，同時提供認證、加密、路由協(xié)議和一些其他的服務。

關系

ZigBee 僅僅在802.15.4上層的一種協(xié)議而已，其實還有好幾個協(xié)議都使用它

ZigBee網(wǎng)絡中僅僅是端點設備具有休眠功能。

首先，zigbee和802.15.4都是無線通信協(xié)議。ZigBee建立在802.15.4標準之上，zigbee是以802.15.4為基礎的，802.15.4只規(guī)定了通信協(xié)議棧的物理層和鏈路層的通信標準，zigbee將其擴展到整個通信協(xié)議，比如上層的網(wǎng)路層、應用層等，zigbee都規(guī)定了相應的通信標準。它確定了可以在不同制造商之間共享的應用綱要。IEEE　802.15.4是IEEE（Institute of Electrical and Electronics Engineer， 電子電機學會）確定的低速率，無線個域網(wǎng)（personal area network）標準。這個標準定義了“實體層”（physical layer）和“介質訪問層”（medium access layer）。 實體層（PHY）規(guī)范確定了在2.4G赫茲以250kbps的基準傳輸率工作的低功耗展頻無線電。（另有一些以更低數(shù)據(jù)傳播率工作的915兆赫茲和868兆赫茲的實體層規(guī)范， 但它們不太流行）。

介質訪問層（MAC）規(guī)范定義了在同一區(qū)域工作的多個802.15.4無線電信號如何共享空中通道。 介質存取層支持幾種架構，包括星狀拓撲結構（一個節(jié)點作為網(wǎng)絡協(xié)調點，類似于802.11的接入點），樹狀拓撲結構（一些節(jié)點依次經(jīng)過另一些節(jié)點才到達網(wǎng)絡協(xié)調點），和網(wǎng)狀拓撲結構（無須主協(xié)調點，各個節(jié)點之間分享路由職責）。

但是僅僅定義實體層和介質訪問層并不足以保證不同的設備之間可以對話。于是便有了ZigBee聯(lián)盟。ZigBee從802.15.4標準開始著手，目前正在定義允許不同廠商制造的設備相互對話的應用綱要。 例如：ZigBee“燈綱要”會確定相關的所有協(xié)議，因此你從A公司買的ZigBee燈開關會和B公司的燈正常工作。

籠統(tǒng)的說，兩者基本可以認為是一樣的。Zigbee協(xié)議采用的就是802.15.4協(xié)議，這兩個是一個東西，是無線組網(wǎng)技術，用無線傳輸方式代替網(wǎng)線，分層分級組網(wǎng)。