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层的责任包括维护绑定表，绑定表主要根据设备之间的服务和他们的需求使他们相互匹配，同时在他们之间转发消息。ZDO负责定义设备在网络中的角色（例如设备是ZigBee协调器或者是终端设备），发现设备和决定他们提供哪种应用服务，发起和/或响应绑定请求，在网络设备之间建立安全关联。
1.3 Zigbee网络体系结构
ZigBee网络中存在两种功能类型的设备，三种节点类型，三种拓扑结构及两种工作模式。
1.3.1 功能类型
Zigaee网络含全功能设备FFD（Full Function Device）和精简功能设备RFD（Reduced Function Device）两种功能类型的设备。全功能器件拥有完整的协议功能，在网络中可以作为协调器（Coordinator）、路由器（Router）和普通节点（Device）而存在。而精简功能器件旨在实现最简单的协议功能而设计，只能作为普通节点存在于网络中。全功能器件可以与精简功能器件或其他的全功能器件通信，而精简功能器件只能与全功能器件通信，精简功能器件之间不能直接通信。ZigBee网络要求至少有一个全功能设备作为网络协调器。
1.3.2 节点类型
ZigBee网络包含三种类型的节点，即协调器ZC（ZigBee Coordinator）、路由器ZR（ZigBee Route）和终端设备ZE（ZigBee End Deviee），其中协调器和路由器均为全功能设备（FFD），而终端设备选用精简功能设备（RFD）。
协调器：一个ZigBee网络PAN（Personal Area Network）有且仅有一个协调器，该设备负责启动网络，配置网络成员地址，维护网络，维护节点的绑定关系表等，需要最多的存储空间和计算能力；
路由器：主要实现扩展网络及路由消息的功能。扩展网络，即作为网络中的潜在父节点，允许更多的设备接入网络。路由节点只有在树状网络和网状网络中存在；
终端设备：不具备成为父节点或路由器的能力，一般作为网络的边缘设备，负责与实际的监控对象相连，这种设备只与自己的父节点主动通讯，具体的信息路由则全部交由其父节点及网络中具有路由功能的协调器和路由器完成。
1.3.3 拓扑结构
ZigBe地网络支持星状网（Star Network），树状网（Cluster tree Network）和网状网（Mesh Network）三种网络拓扑结构，如图1-1所示，依次是星状网络，树状网络和
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网状网络，在图1-1中的C表示PAN协调器，F表示全功能设备，R表示精简功能设备。
星形网（Star）是由一个ZigBee协调器和一个或多个ZigBee终端节点组成的。ZigBee协调器必须是FFD，它位于网络的中心，负责发起建立和维护整个网络，其它的节点（终端节点）一般为RFD，也可以为FFD，它们分布在ZigBee协调器的覆盖范围内，直接与ZigBee协调器进行通信。星形网的控制和同步都比较简单，通常用于节点数量较少的场合。
树状网络（Cluster-tree）由一个协调器和一个或多个星状结构连接而成，枝干末端的叶子节点一般为RFD，设备除了能与自己的父节点或子节点进行点对点直接通讯外，其他只能通过树状路由完成数据和控制信息的传输。ZigBee协调器比网络中的其它路由器具有更强人的处理能力和存储空间。树状网络的一个显著优点就是它的网络覆盖范围较大，但随着覆盖范围的增加，信息的传输时延也会增大。
网状网络（Mesh网）一般是由若干个FFD连接在一起组成骨干网，它们之间是完全的对等通信，每个节点都可以与它的无线通信范围内的其它节点通信，即允许网络中所有具有路由功能的节点直接互连（如图1-1中箭头所示），但它们中也有一个会被推荐为ZigBee协调器。网状网络是树状网络基础上实现的，与树状网络不同的是，它是由路由器中的路由表配合来实现数据的网状路由的。Mesh网是一种高可靠性网络，具有“自恢复\能力，它可为传输的数据包提供多条路径，一旦一条路径出现故障，则存在另一条或多条路径可供选择，但正是由于两个节点之间存在多条路径，它也是一种“高冗余\的网络。该拓扑的优点是减少了消息延时，增强了可靠性，缺点是需要更多的存储空间开销。
图1-1 星状网、树状网和网状网三种拓扑结构
1.3.4 工作模式
ZigBee网络的工作模式可以分为信标（Beaeon）模式和非信标（Non-beaeon）模式两种。信标模式可以实现网络中所有设备的同步工作和同步休眠，以达到最大限度地节
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省功耗，而非信标模式只允许ZE进行周期性休眠，ZC和所有ZR设备长期处于工作状态。
在信标模式下，ZC负责以一定的间隔时间（一般在15ms--4mins之间）向网络广播信标帧，两个信标帧发送间隔之间有16个相同的时槽，这些时槽分为网络休眠区和网络活动区两个部分，消息只能在网络活动区的各个时槽内发送。
非信标模式下，ZigBee标准采用父节点为ZE子节点缓存数据，ZE主动向其父节点提取数据的机制，实现ZE的周期性（周期可设置）休眠。网络中所有的父节点需要为自己的ZE子节点缓存数据帧，所有ZE子节点的大多数时间都处于休眠状态，周期性的醒来与父节点握手以确认自己仍处于网络中，并向父节点提取数据，其从休眠模式转入数据传输模式一般只需要15ms。
1.4 Zigbee协议结构
ZigBee协议由物理层（PHY）、介质访问控制子层（MAC）、网络层（NWK），应用层（APL）及安全服务提供层（SSP）五块内容组成，如图1-2中所示。其中PHY层和MAC层标准由IEEE802.15.4标准定义，MAC层之上的NWK层，APL层及SSP层，由ZigBee联盟的ZigBee标准定义。APL层由应用支持层（APS），应用框架（AF）以及ZigBee设备对象（ZDO）及ZDO管理平台组成。
PHY层定义了无线射频应该具备的特征，提供了868MHz-868.6MHz、902MHz-928MHz和2400MHz-2483.5MHz三种不同的频段，分别支持20kbps、40kbps和250kbps的传输速率，1个、10个以及16个不同的信道。Zigbee的传输距离与输出功率和环境参数有关，一般为10～100米之间。PHY层提供两种服务：PHY层数据服务和pHY层管理服务，PHY层数据服务是通过无线信道发送和接收物理层协议数据单元（PPDU），PHY层的特性是激活和关闭无线收发器、能量检测、链路质量指示、空闲信道评估、通过物理媒介接收和发送分组数据。
MAC层使用CSMA-CA冲突避免机制对无线信道访问进行控制，负责物理相邻设备问的可靠链接，支持关联（Associafion）和退出关联（Disassociafion）以及MAC层安全。MAC层提供两种服务：MAC层数据服务和MAC层管理服务，MAC层数据服务通过物理层数据服务发送和接收MAC层协议数据单元（MPDU）。MAC层的主要功能是：进行信标管理、信道接入、保证时隙（GTS）管理、帧确认应答帧传送、连接和断开连接。
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图1-2 ZigBee协议栈的结构图
NWK层提供网络节点地址分配，组网管理，消息路由，路径发现及维护等功能。NWK层主要是为了确保正确地操作IEEE802.15.4-2003 MAC子层和为应用层提供服务接口。NWK层从概念上包括两个服务实体：数据服务实体和管理服务实体。NWK层的责任主要包括加入和离开一个网络用到的机制、应用帧安全机制和他们的目的地路由帧机制，ZigBee协调器的网络层还负责建立一个新的网络。
ZigBee应用层（APL）包括应用支持子层（APS子层）、应用框架（AF）和ZigBee设备对象（ZDO）。APS子层负责建立和维护绑定表，绑定表主要根据设备之间的服务和他们的需求使设备相互配对。ZigBee的应用框架（AF）为各个用户自定义的应用对象提供了模板式的活动空间，并提供了键值对（KVP）服务和报文（MSG）服务供应用对象的数据传输使用。一个设备允许最多240个用户自定义应用对象，分别指定在端点l至端点240上。ZDO可以看成是指配到端点0上的一个特殊的应用对象，被所有ZigBee设备包含，是所有用户自定义的应用对象调用的一个功能集，包括网络角色管理，绑定管理，安全管理等。ZDO负责定义设备在网络中的角色(例如是ZigBee协调器或者ZigBee终端设备)、发现设备和决定他们提供哪种应用服务，发现或响应绑定请求，在网络设备之间建立可靠的关联。
安全服务提供者SSP(Security Service Provider)向NWK层和APS层提供安全服务。
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