ZigBee具有較低的成本、功耗、位元率及複雜度等特性，因此成為無線感測網路的重要通訊協定之一。其標準是由IEEE802.15.4與ZigBee聯盟分別制訂底層與平台軟體堆疊。各國所開放的頻段分配情況不同，因此在不同頻段上，ZigBee的傳輸速率與距離以及各國要求測試認證的重點也有所差異。此外，由於ZigBee應用範圍相當廣泛，因此也面臨許多其他無線傳輸技術的競爭，包括藍芽、超寬頻、NFC及Z-Wave等，其中，在家庭自動化控制領域，ZigBee將與Z-Wave正面交鋒。
ZigBee具有較低的成本、功耗、位元率及複雜度等特性，因此成為無線感測網路的重要通訊協定之一。其標準是由IEEE802.15.4與ZigBee 聯盟分別制訂底層與平台軟體堆疊。各國所開放的頻段分配情況不同，因此在不同頻段上，ZigBee的傳輸速率與距離以及各國要求測試認證的重點也有所差異。此外，由於ZigBee應用範圍相當廣泛，因此也面臨許多其他無線傳輸技術的競爭，包括藍芽、超寬頻、NFC及Z-Wave等，其中，在家庭自動化控制領域，ZigBee將與Z-Wave正面交鋒。
ZigBee是一種短距離無線通訊系統，具有低功耗、低成本、低位元率，以及低複雜度等特點，其裝置不用對準也能遙控，電池壽命可達數年。在功耗方面，由電池供電可運作一年以上，相較之下，藍芽只能運作一星期。在成本方面，目前ZigBee晶片價格為3美元，僅是藍芽的一半；而ZigBee位元率最高為 250kbit/s，相較之下，藍芽則為1Mbit/s。
太克科技量測儀器技術部門協理丁偉凱(圖1)表示，低位元率的好處在於架構相對單純，例如通道化的規則較簡單、不跳頻、使用單一收發頻率，且僅有26個協定元(Protocol Primitives)，相較之下，藍芽則有131個。ZigBee也允許在近距離內有大量的ZigBee裝置存在，在30公尺傳輸範圍內，最多可以有 65,536個裝置構成同一個網路，相較之下，藍芽僅能同時連結8個裝置。
基於以上特性，ZigBee主要被應用於構成感測器網路(Sensor Network)，應用範圍包括家庭保全、家電遙控例如空調、燈光、電視等，以及工廠自動化和遠端監視、大樓自動化、人身健康、消費性電子、電腦周邊以及居家控制等。
IEEE802.15.4與ZigBee聯盟共同制訂標準
ZigBee是IEEE定義的個人區域網路(WPAN)實體層標準之一，在IEEE 802.15.4規格中規範了ZigBee的實體(PHY)層與媒體存取控制(MAC)層，而ZigBee聯盟則定義ZigBee的平台軟體堆疊(圖 2)。其他的WPAN實體層規範有IEEE 802.15.1的藍芽與IEEE 802.15.3的高速WPAN，其下又有IEEE 802.15.3a的UWB。
ZigBee支援三種拓樸架構
在網路層部分，ZigBee可支援三種型式的拓樸架構，樹狀網路最為成熟，也需要較多的記憶體與運算能力。清雲大學兼交通大學數位建築專案顧問吳匡時(圖 3)表示，各個節點扮演著全功能設備(FFD)或精簡功能設備(RFD)的角色，全功能設備可以做為網路協調器，其具備額外的記憶體與運算能力。而精簡功能設備的電路較為簡單且記憶體較小，只能傳送資料給全功能設備或從全功能設備接收資料。從ZigBee的網路特性來看，其拓樸架構是採取點對點連結(圖 4)。
三種ZigBee裝置各司其職
ZigBee網路中的裝置分為三類，分別是協調器(Coordinator)、路由器，以及終端裝置。整個網路的工作控制，是由協調器負責，呈現路由連結型態，是一種綜合式網路。吳匡時表示，協調器負責啟動和配置網路，可以保持間接尋址用的固定表格，並且連接其他網路；而路由器能將訊息轉道其他設備，網狀網路及樹狀網路皆能存在多個ZigBee路由器，但星狀網路則不支援；至於終端設備僅有剛好足夠的功能與協調器及路由器通訊，並執行其類別的相關功能。
各國認證測試要求重點不同
在使用頻段方面，各國開放的情況不同，在不同的頻段上，也會有不同的展頻參數、切片率、調變方式、位元率、符碼率，以及調變方式(表1)。吳匡時表示， ZigBee在868MHz頻段的傳輸速率為20kbit/s，距離可達300公尺，而在915MHz頻段時，傳輸速率為40kbit/s，傳輸距離為 30～75公尺，至於在全球通用的2.4GHz頻段時，傳輸速率為250kbit/s，傳輸距離可達10公尺。
丁偉凱進一步表示，在歐洲，是由歐洲電信標準協會(ETSI)訂定ETS 300 328規範，美國由聯邦通訊委員會(FCC)訂定FCC Rule Part 15.247、249規範，在日本，則由財團法人電信工程中心(TELEC)制訂2.4GHz頻段低功率通訊系統規範。在認證方面，ZigBee聯盟提供適應性平台測試與商標認證，IEEE 802.15.4規格則規範了ZigBee射頻晶片的訊號品質，屬於實體層的測試。
各國主管機關對於認證測試要求的重點各有不同。丁偉凱表示，歐盟的ETS 300 328規範要求重點在於有效輻射功率、尖峰功率密度、頻率範圍，以及發射機混附發射。美國的FCC part 15.247, 249的要求重點則在於最大峰值混附波輸出功率、功率頻譜密度、發射場強度、頻差容限，以及頻帶外發射等數值。至於日本的2.4GHz頻段低功率通訊系統規範，則較為著重在頻率偏移、占用頻寬與展頻、混附波、傳送功率，以及副發射功率等。
ZigBee系統費用低於2美元指日可待
ZigBee晶片架構主要是由MAC負責處理封包，而由PHY負責接收處理射頻訊號。吳匡時指出，由於ZigBee的傳輸速率低，且只作簡易的資料處理，因此在系統架構方面，主機(Host)端只須要搭配簡單的8位元微控制器即可，至於在ZigBee晶片模組方面，則只將射頻、PHY以及MAC整合成單一晶片，預計未來ZigBee晶片內將會整合微控制器，且系統中實現ZigBee所花的費用將低於2美元。
ZigBee競爭對手為數眾多
ZigBee、藍芽、超寬頻以及NFC皆是短距離無線通訊技術(表2)，而ZigBee又與Z-Wave同為家庭無線感測網路的重要推手。目前ZigBee在家庭無線感測網路市場剛起步，Z-Wave則已累積可觀的出貨量。
針對Z-Wave在家庭控制技術的發展趨勢，Zensys亞太區業務總監王俞喬(圖5)以Zensys市場分析為例，他表示，家庭控制系統早在美國已經興起，目前已有25億美元的市場，根據市場研究機構預測，至2009年會因美國換屋潮而擴大為32億美元的市場。從事家庭控制的業者，以建商占最大宗，其次是聲音控制系統業者，第三則為照明系統業者，其他如家電廠商在這方面的研究開發較慢，所以未能排進前三名之中，但王俞喬強調，目前家電廠商雖然進行較慢，不過已有幾家廠商如樂金已開始注意這塊廣大的市場，並投入設計與生產。然而為什麼家庭控制系統會有那麼大的市場與商機，調查指出，主要在於一般民眾願意花 1,000～3,000美元來打造家庭控制系統，這樣的消費金額對於廠商相當具有吸引力，更何況歐美國家家庭控制系統早已為民眾所知，並已發展近10年的時間，調查顯示直至2005年為止，在家中裝設家庭控制系統已由1,500萬人增加到4,000萬人，大部分為20～30歲的年輕族群，這也是一個相當大的誘因。而目前台灣廠商大部分以外銷市場為主，因為台灣一般民眾對於家庭控制仍然陌生。
有關家庭控制應用方面有幾個發展重點：包括具備安全性與防護性，如家中警報響起時，可以自動撥號通知住戶；同時也須具能源環保概念，以歐洲為例，即利用這樣的系統開發出在用電高峰期，自動偵測在家中冷氣機溫度過低時，可以關閉冷氣以減少資源損耗。
此外，在體驗家庭劇院方面，利用單一遙控器可以控制所有的家電；舒適性與方便性，按一個按鈕，即可控制所有電燈或家電的開關。家庭控制系統更可進一步應用到娛樂、醫療方面，即利用遠端控制與取代紅外線傳輸，以降低傳輸不成功的機率。
至於音樂影像配件的功能加強、利用手機控制以及用網路架構起整個家庭系統，以隨時監控家中老年人是否安全，應會在3～5年後開始推行。
家庭控制會採取Z-Wave作為傳輸訊號的最大原因在於，Z-Wave已經是準備就緒的技術，其頻寬是採用北美與歐洲的開放標準，然而也仍有其限制性，即其傳送的訊號會有繞送(Routing)現象(圖6)，造成繞送現象是因為無線射頻(RF)是相當不穩定的媒介，會因遇牆壁而反彈、訊號散亂彈開、遇轉角使電波衍射(Diffraction)等因素而使無線訊號被分散掉，造成訊號不穩定，且無線電波的接收器是用並聯的方式做接收，因此也會產生繞送現象，而造成訊號強度的減弱。
有鑑於Z-Wave的弱點，目前Z-Wave技術研發重點也朝向幾個方面進行，以力求Z-Wave能更廣泛被利用以開發各種新產品，除採用北美歐洲的開放頻寬(40k～120kbit/s)，無線網點的連線作業中也要求每個節點(Node)都有資訊，萬一有節點失效也不會影響傳輸、同時可用電池架構整個網路外，最重要的是須採最簡易的設定方法。
至於消費者使用家庭控制的考量條件，王俞喬也點出，最重要的是不同廠牌家電相容性之問題、其次是工具要簡單操作且可免費使用，而由上述兩點不難看出正好呼應Z-Wave技術發展的重點。