ZigBee協(xié)議棧在網(wǎng)絡(luò)中，為了完成通信，必須使用多層上的多種協(xié)議。這些協(xié)議按照層次順序組合在一起，構(gòu)成了協(xié)議棧(ProtocolStack)。協(xié)議棧是指網(wǎng)絡(luò)中各層協(xié)議的總和，一套協(xié)議的規(guī)范。它形象的反映了一個網(wǎng)絡(luò)中文件傳輸?shù)倪^程：由上層協(xié)議到底層協(xié)議，再由底層協(xié)議到上層協(xié)議。使用最廣泛的是因特網(wǎng)協(xié)議棧，由上到下的協(xié)議分別是：應(yīng)用層（HTTP，TELNET，DNS，EMAIL等），運(yùn)輸層（TCP，UDP），網(wǎng)絡(luò)層（IP），鏈路層（WI-FI，以太網(wǎng)，令牌環(huán)，F(xiàn)DDI等）ZigBee協(xié)議棧ZigBee協(xié)議棧各層的功能PHY:定義了物理無線信道和MAC子層之間的接口，提供物理層數(shù)據(jù)服務(wù)和物理層管理服務(wù)，主要是在驅(qū)動程序的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和管理。物理層數(shù)據(jù)服務(wù)從無線物理信道上收發(fā)數(shù)據(jù)，管理服務(wù)包括信道能量監(jiān)測(ED)，鏈接質(zhì)量指示(LQI)，載波檢測（CS）和空閑信道評估(CCA)等，維護(hù)一個由物理層相關(guān)數(shù)據(jù)組成的數(shù)據(jù)庫。MAC:MAC層數(shù)據(jù)服務(wù)和MAC層管理服務(wù)。前者保證MAC協(xié)議數(shù)據(jù)單元在物理層數(shù)據(jù)服務(wù)中的正確收發(fā)，而后者從事MAC層的管理活動，并維護(hù)一個信息數(shù)據(jù)庫。NWK:加入和退出網(wǎng)絡(luò)，申請安全結(jié)構(gòu)，路由管理，在設(shè)備之間發(fā)現(xiàn)和維護(hù)路由，發(fā)現(xiàn)鄰設(shè)備，儲存鄰設(shè)備信息。APL:包括APS和ZDO。APS:維持綁定表、在綁定的設(shè)備之間傳送消息；ZDO:定義設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)中的角色、發(fā)起和響應(yīng)綁定請求、在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間建立安全機(jī)制。ZigBee協(xié)議棧ZigBee協(xié)議棧結(jié)構(gòu)由一組被稱作層的模塊組成。每一層為上面的層執(zhí)行一組特定的服務(wù)：數(shù)據(jù)實(shí)體提供了數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，管理實(shí)體提供了所有其它的服務(wù)。每個服務(wù)實(shí)體通過一個服務(wù)接入點(diǎn)（SAP）為上層提供一個接口，每個SAP支持多種服務(wù)原語來實(shí)現(xiàn)要求的功能。物理層物理層是整個協(xié)議棧最基礎(chǔ)的部分，包括物理信號的接收和發(fā)送處理，信號測量，以及收發(fā)機(jī)狀態(tài)調(diào)整和參數(shù)設(shè)置等基本功能。以下從基帶處理、無線電規(guī)格、物理層功能三方面加以介紹。IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)基帶處理之一：IEEE802.15.4一共定義了三種物理層基帶方式，分別工作在868MHz（868－868.6MHz），915MHz（902－928MHz），2.4GHz(2.4-2.4835GHz)。每一頻段寬度不同，其分配信道的個數(shù)也不相同，IEEE?802.15.4規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)定義了27個物理信道，信道編號從0到26，在不同的頻段其帶寬不同。其中，2400?MHz頻段定義了16個信道，915?MHz頻段定義了10個信道，868?MHz頻段定義了1個信道。工作頻段這些信道的中心頻率定義如下:fc=868.3MHz(k=0)

fc=906+2(k－1)MHz(k=1，2，…，10)fc=2405+5(k－11)MHz(k=11，12，…，26)其中，k是信道編號。由于各個國家和地區(qū)采用的工作頻率范圍不同，為提高數(shù)據(jù)傳輸速率，IEEE802.15.4規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)對于不同的頻率范圍，規(guī)定了不同的調(diào)制方式，因而在不同的頻率段上，其數(shù)據(jù)傳輸速率不同，具體調(diào)制和傳輸速率如表所示。頻段/MHz擴(kuò)展參數(shù)數(shù)據(jù)參數(shù)碼片速率/kc·s-1調(diào)制比特速率/kb·s-1符號速率/kBaud·s-1符號868～868.6300BPSK2020二進(jìn)制902～928600BPSK4040二進(jìn)制2400～2483.52000O-QPSK25062.516相正交基帶處理之二：

物理層幀包括同步包頭、物理層包頭和物理層凈荷3個部分物理層幀結(jié)構(gòu)允許接收設(shè)備鎖定在比特流上，并且與該比特流保持同步包含幀長度的信息長度變化的凈荷，攜帶MAC層的幀信息收發(fā)機(jī)根據(jù)前同步碼引入的消息，可獲得碼同步和符號同步的信息幀定界符由一個字節(jié)組成，用來說明前同步碼的結(jié)束和數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)的開始幀長度占7個比特，它的值是PSDU中包含的字節(jié)數(shù)(即凈荷數(shù))幀定界符的格式基帶處理之三：物理層幀形成之后會按照發(fā)送順序進(jìn)行發(fā)射端的基帶處理，在ZigBee中，分為3個射頻頻段，并采用不同的編碼方式。868－868.6MHz(在該頻段上僅僅有1個信道，編號為信道“0”，其中心頻率為868.3M)的發(fā)射基帶處理過程如圖：基帶的規(guī)定物理層幀數(shù)據(jù)比特的原始速率為20Kbps，先進(jìn)行差分編碼，然后進(jìn)行比特到碼片的變換，最后經(jīng)BPSK調(diào)制形成基帶輸出。差分編碼的方法是每個原始比特與前一個已編碼的比特進(jìn)行模二加運(yùn)算操作（或以相鄰碼元的極性改變表示信碼1，極性不變表示信碼0）。比特到碼片的變換則是把比特“0”變換為包含15個碼片的碼片序列“111101011001000”（從左到右分別是碼片0到碼片14），比特“1”變換為取反的碼片序列。這個變換實(shí)際也是一個直接序列擴(kuò)頻的過程，碼片變換后的碼片速率為300Kchip/s。在形成碼片序列后，對碼片序列進(jìn)行BPSK調(diào)制。902－928M：該頻段一共有10個信道，信道編號從信道“1”到“10”，信道k的中心頻率為[906＋2（k-1）]MHz)。該頻段的發(fā)射基帶的處理與868M頻段的完全相同，只不過物理層幀數(shù)據(jù)比特的原始速率為40Kbps，擴(kuò)頻后的碼片速率為600K。2.4-2.4835GHz：該頻段一共有16個信道，信道編號從信道“11”到信道“26”，信道K的中心頻率為[2405+5(k-11)]MHz，信道間隔為5M。該頻段發(fā)射基帶的處理過程如圖：物理層幀數(shù)據(jù)比特的原始速率為250Kbps，先進(jìn)行比特到符號的變換，每4個比特映射為1個符號，這樣每個字節(jié)的低4比特和高4比特分別映射成1個符號。然后每個符號又進(jìn)行符號到碼片的變換，每個符號對應(yīng)一個32個碼片的序列，例如符號“0”，即比特組“0000”對應(yīng)碼片序列“110110011100001101010010001011110”，經(jīng)過擴(kuò)頻因子為32的擴(kuò)頻后，碼片速率變成2M。在形成碼片序列后，對碼片序列進(jìn)行O－QPSK調(diào)制。擴(kuò)展后的碼元序列通過采用半正弦脈沖形式的O-QPSK調(diào)制方法，將符號數(shù)據(jù)信號調(diào)制到載波信號上。其中，編碼為偶數(shù)的碼元調(diào)制到I相位的載波上，編碼為奇數(shù)的碼元調(diào)制到Q相位的載波上，為了使I相位和Q相位的碼元調(diào)制存在偏移，Q相位的碼元相對于I相位的碼元要延遲Tc（單位為秒）發(fā)送。半正弦脈沖形式的基