Zigbee技术起源于20世纪末,随着无线通信技术的快速发展和物联网概念的兴起，低功耗、低成本、自组织的无线网络需求日益增长，1998年，IEEE 802.15.4工作组成立，致力于定义低速率无线个人区域网络（LR-WPAN）的物理层（PHY）和媒体访问控制层（MAC）规范，为Zigbee技术的发展奠定了基础，2001年，Zigbee联盟成立，该联盟由多家行业领先企业组成，包括飞思卡尔（现NXP）、德州仪器、三星等，旨在基于IEEE 802.15.4标准开发统一的网络层和应用层协议，实现不同厂商设备之间的互联互通，2003年，Zigbee 1.0协议规范正式发布，标志着这一技术进入商用阶段。
Zigbee技术的核心特点使其在物联网领域具有独特优势,它采用低功耗设计，设备在非工作状态下可进入深度睡眠模式，仅消耗微瓦级别的功耗，通常使用电池供电的设备可工作数月甚至数年，这使其非常适合需要长期部署的传感器节点，Zigbee具有低成本特性，协议栈相对简单，硬件实现成本较低，加上联盟成员间的专利共享机制，降低了整体应用成本，第三，它支持自组织网络，设备可以自动发现邻居节点并形成网状拓扑（Mesh Network），数据可以通过多个节点中继传输，从而扩大网络覆盖范围并提高可靠性，即使某个节点失效，网络仍可通过其他路径保持通信，Zigbee工作在免许可的2.4GHz ISM频段，全球通用，支持250kbps、40kbps和20kbps等多种传输速率，可根据应用场景灵活选择，其网络容量大，每个网络可支持多达65535个节点，适用于大规模设备部署。
Zigbee的技术架构分层明确,各层职责清晰，物理层（PHY）基于IEEE 802.15.4标准，定义了2.4GHz频段（采用O-QPSK调制）、868/915MHz频段（采用BPSK/ASK调制）的无线传输特性，总共有16个信道，其中2.4GHz频段提供10个信道，信道间隔为5MHz，可有效避免干扰，媒体访问控制层（MAC）负责信道的接入控制，采用CSMA-CA（载波侦听多路访问/冲突避免）机制减少数据碰撞，并支持信标帧和非信标帧两种工作模式，其中非信标模式下的非时隙CSMA-CA更适合低功耗应用，网络层（NWK）由Zigbee联盟定义，负责网络的形成、维护和路由管理，支持星型、树型和网状三种网络拓扑，能够实现多跳路由和路由修复功能，应用层（APL）包括应用支持子层（APS）、应用框架（AF）和Zigbee设备对象（ZDO），其中ZDO负责设备的发现、管理、安全等功能，而具体的应用对象则通过ZCL（Zigbee Cluster Library，Zigbee簇库）实现，ZCL定义了设备间交互的数据格式和命令集，确保不同厂商设备间的互操作性。
Zigbee技术的发展经历了多个版本的迭代,功能不断完善，从最初的Zigbee 2004/2006版本，到2007年推出的Zigbee Pro，增加了网状网络优化和更可靠的安全机制；2012年的Zigbee RF4CE（射频遥控）版本主要面向消费电子领域的遥控应用；2025年发布的Zigbee 3.0版本是重要的里程碑，它统一了协议栈，解决了不同版本间的兼容性问题，简化了开发流程，并强化了安全性，采用AES-128加密和设备认证机制，保障通信安全，Zigbee已成为智能家居、工业物联网、智慧城市等领域的主流无线通信技术之一，在智能照明、温湿度传感器、智能门锁、能源管理等场景中得到广泛应用。
| 特性 | 描述 |
|---|---|
| 工作频段 | 4GHz（全球）、868MHz（欧洲）、915MHz（美国） |
| 传输速率 | 4GHz频段下250kbps，低频段下20-40kbps |
| 网络拓扑 | 支持星型、树型、网状（Mesh）拓扑，网状网络支持多跳路由 |
| 功耗 | 低功耗设计，休眠电流低至1μA，电池供电可工作数年 |
| 网络容量 | 单网络支持最多65535个节点 |
| 安全机制 | 采用AES-128加密、设备认证、密钥管理 |
| 互操作性 | 基于ZCL（Zigbee簇库）实现不同厂商设备间的互操作性 |
随着物联网市场的持续扩张,Zigbee技术也在不断演进，近年来，Zigbee联盟与Matter（前称Connected Home over IP）项目合作，推动Zigbee成为Matter协议的重要底层技术之一，旨在实现跨品牌、跨平台的智能家居设备互联互通，Zigbee技术将在更低功耗、更高安全性、更广泛的应用场景（如工业4.0、智慧农业）等方面继续发展，为物联网的普及提供更可靠的技术支撑。
FAQs
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Q: Zigbee与Wi-Fi、蓝牙在物联网应用中有哪些主要区别？
A: 三者主要区别在于功耗、网络容量和应用场景，Zigbee功耗极低（休眠状态μA级），支持大规模组网（单网络65535节点），适合低速率、长续航的传感器设备；Wi-Fi速率高（Mbps级别），但功耗大、组网能力有限（通常几十台设备），适合高速率、高带宽的流媒体传输；蓝牙（尤其是BLE）功耗较低，主要用于短距离设备连接（如手机与耳机、智能手表），网络容量小（通常几台设备），更适合点对点或星型短距离通信，智能家居中的温湿度传感器适合用Zigbee，而视频监控则更适合Wi-Fi。 -
Q: Zigbee 3.0相比早期版本有哪些核心改进？
A: Zigbee 3.0的核心改进在于统一性和兼容性，早期版本（如Zigbee 2006/2007）存在多个不同协议栈分支（如Zigbee Light Link、Zigbee Home Automation），不同分支设备间可能无法互通；Zigbee 3.0整合了所有分支，采用单一协议栈，确保不同厂商的Zigbee 3.0设备可直接兼容，它简化了开发流程，减少了认证复杂度，并强化了安全性（如统一AES-128加密标准），提升了用户体验和市场接受度。
