No ano de 2002 foi criada a ZigBee Alliance, uma associação de empresas, universidades e agências governamentais, que tinham o intuito de desenvolver o protocolo ZigBee. Este padrão estabelece uma pilha protocolar de implementação simplificada, sendo estruturado basicamente em 3 características principais: baixo custo, baixo consumo de energia e reduzida taxa de transferência de dados (250 kbps). Por conta disto é comum sua aplicação em monitoramento e controle industrial, automação residencial e de sistemas de energia.
A pilha da plataforma ZigBee é definida sobre duas camadas, a Camada de Aplicação APL (Application Layer) e a Camada de Rede NWK (Network Layer).
O ZigBee oferece basicamente quatro tipos de serviços diferentes:
ZigBee é uma camada pensada para organizar a rede. A primeira coisa que um nó (rota ou dispositivo final) que quer se juntar à rede tem que fazer é pedir ao coordenador para um endereço de rede (16b), como parte do processo de associação. Todas as informações na rede são encaminhadas usando este endereço e não o endereço MAC (64b). Nesta etapa, os procedimentos de autenticação e criptografia são realizados.
Uma vez que um nó se juntou à rede pode enviar informações aos seus irmãos através dos roteadores que estão sempre acordados à espera dos pacotes. Quando o roteador obtém o pacote e o destino está em seu campo de sinal, o roteador primeiro olha se o dispositivo final de destino está acordado ou dormido. No primeiro caso, o roteador envia o pacote para o dispositivo final, no entanto, se estiver dormindo, o roteador irá proteger o pacote até que o nó do dispositivo final fique acordado e peça novidades ao roteador.
O Zigbee possui basicamente dois modos de operação: o modo Beaconing e o non-beaconing. Eles contribuem para o baixo consumo de energia do protocolo.
O primeiro trata-se de um modo em que os roteadores enviam periodicamente beacon frames, mensagens sinalizadoras que confirmam sua presença na rede. Desse modo, os nós podem se manter inativos durante esse intervalo entre o envio de uma mensagem e outra, poupando energia. Já o último trata-se da não utilização desses beacon frames, pois em alguns casos pode ser mais custoso manter essa sincronia, e os dispositivos permanecem ativos todo o tempo, o que torna maior o gasto em termos de energia.
Existem três tipos de nós em uma rede deste tipo:
O Zigbee e o Bluetooth são ambos protocolos que especificam redes de área pessoal sem fio (WPAN), porém pertecentes a padrões (MAC + PHY) diferentes, Zigbee - IEEE 802.15.4, e Blueetooth - IEEE 802.15.1. Não existe exatamente uma comparação de qual é melhor ou pior, pois cada um deles foi criado para uma determinada finalidade.
A utilização do Bluetooth, por exemplo, é mais apropriada na sincronização de PCs, telefones celulares, transferência de arquivos entre PCs e Impressoras e aplicações de áudio, como fone sem fio. Isso se dá em virtude de sua taxa de transferência que chega a ser de 4 a 12 vezes mais rápida (Blueetooth 1.2 e 2.0) do que a do Zigbee. Enquanto que o Zigbee é mais adequado para as aplicações de Controle, redes com pequenos pacotes de dados, rede de Sensores, redes com muitos dispositivos e onde consumo de bateria pode ser crítico. Vale ressaltar que o número de dispositivos numa rede Bluetooth está na casa de unidades ou dezenas, enquanto que numa rede com o protocolo Zigbee esse número pode chegar a 65535 dispositivos.
Por conta da durabilidade da bateria, outra diferença está na alimentação desses dispositivos. Em aplicações Bluetooth, geralmente, os dispositivos são recarregados periodicamente, como celulares, fones e etc. Enquanto que no padrão Zigbee. estes podem ser alimentados com pilhas comuns e a expectativa de duração das mesmas é superior a 2 anos.
Abaixo uma tabela comparativa: