無線感測器網路逐漸成為無線通訊產業中最具潛力的市場之一，無線感測網路技術包括ZigBee、Z-Wave、Bluetooth Lite與Smart Dust等，其中，ZigBee與Bluetooth Lite是基於IEEE官方組織所衍生的通訊協定，至於Z-Wave與Smart Dust則是由民間組織自行訂立的標準。這些技術在功耗、支援網路節點數、調變技術、傳輸頻段、傳輸距離與協定堆疊等規格方面多有所不同，其技術特性也直接影響到其未來的市場規模。
無線感測器網路逐漸成為無線通訊產業中最具潛力的市場之一，無線感測網路技術包括ZigBee、Z-Wave、Bluetooth Lite與Smart Dust等，其中，ZigBee與Bluetooth Lite是基於IEEE官方組織所衍生的通訊協定，至於Z-Wave與Smart Dust則是由民間組織自行訂立的標準。這些技術在功耗、支援網路節點數、調變技術、傳輸頻段、傳輸距離與協定堆疊等規格方面多有所不同，其技術特性也直接影響到其未來的市場規模。
ZigBee為基於IEEE802.15.4的個人區域網路(Wireless Personal Networks, WPAN)標準，其中邏輯鏈路(Logic Link Control, LLC)層、媒介存取控制(Medium Access Control, MAC)層與實體(Physical, PHY)層使用IEEE802.15.4標準，而應用層與網路層的標準則由ZigBee聯盟訂定。
ZigBee的主要應用範圍有無線感測器網路(Wireless Sensor Networks)、建築自動化的無線監控、醫療量測數據的無線傳輸、智慧型玩具無線搖控與連網、工業控制、個人電腦周邊的控制與數位家庭的監控等。雖然 ZigBee的目標應用範圍廣大，但一般認為數位家庭與大樓自動化監控所需的無線感測元件應是其合適的市場切入點，甚至可成為其殺手級應用。ZigBee 的主要推動廠商包括飛利浦、Honeywell、德州儀器、西門子、三星、飛思卡爾與摩托羅拉等，目前參加ZigBee聯盟的廠商數約150家。
著眼於數位家庭與建築自動化用無線感測元件的龐大商機，另一組織Z-Wave聯盟於2005年中由Zensys及英特爾等廠商合組成立。Z-Wave的主要訴求在於發展便宜的、易互通的與專注於家庭與大樓自動無線監控的標準。目前參加Z-Wave聯盟的廠商數已達135家。
ZigBee具嚴密結構
ZigBee使用三個傳輸頻段，分別為適用於歐洲的868M～868.6MHz(資料傳輸率為20kbit/s)，適用於美洲的902M～928MHz (資料傳輸率為40kbit/s)，與適用於全球的2400M～2483.5MHz(資料傳輸率為250kbit/s)，共有27個頻道。
ZigBee無線感測器主要使用數位相位鍵移調變(PSK)並結合展頻來傳送數據(表1)，在2.4GHz頻段，數據調變使用脈波整型的Offset QPSK(Pulse Shaped O-QPSK)與16個正交序列的展頻編碼，其展頻片碼率(Chip Rate)為2Mchips/s。在868/915MHz頻段，使用BIT/SK與2個正交序列的展頻差動編碼，其片碼率為0.3Mchips/s。在 868/915MHz頻段中，輸入數據先經過差動編碼器(Differential Encoder)編碼，再經過位元到片碼轉換，再輸入至調變器並做展頻的動作。ZigBee使用16位元ITU-T迴旋多餘檢查(CRC)編碼，可有效克服傳輸雜訊與干擾。
另外，ZigBee無線感測網路中可使用避免碰撞的載頻偵測(Carrier Sense Multiple Access-Collision Avoidance, CSMA-CA)與保證時槽(Guaranteed Time Slots, GTS)兩種多重接入模式。
ZigBee感測器可分為具完整功能的元件(Full-Function Device, FFD)與減化功能的元件(Reduced-Function Device, RFD)。FFD可做為無線感測網路的網路協調器(Coordinator)，或某些感測元件的網路協調器，或一般感測終端元件。FFD可和RFD或其他 FFD溝通，而RFD只可與FFD溝通。
在ZigBee星狀(Star)無線感測網路中(圖1)，網路協調器可設定主要的網路參數，並做為其他感測終端元件的控制中心，負責啟動或終止感測器間的通訊，同時也扮演網路內的路由器(Router)角色。
在點對點(Peer to Peer)無線感測網路中，一個ZigBee感測器可不必透過網路協調器，而直接和傳輸範圍內的其他ZigBee感測器通訊。點對點型態可應用於具多躍式 (Multihop)的無線感測網路，並可藉ZigBee路由器來擴充無線感測網路的偵測範圍。ZigBee的通訊協定堆疊如圖2所示。
Z-Wave節省耗電量
Z-Wave聯盟純為民間組織，與IEEE802標準無關，通訊協定底層也不像IEEE802標準中的LLC、MAC與PHY等嚴密結構，也因此其標準訂定進度較快，但也意味其通訊協定可能不是那麼嚴謹。Z-Wave不像ZigBee開放，除非是Z-Wave聯盟會員，否則無從取得其完整標準規格，至於 ZigBee，所有廠商皆可自其官方網站免費下載標準規格。
Z-Wave只考慮兩種頻率，即適用於歐洲的868.42MHz與適用於北美的908.42MHz，因其頻道較少，故其聯網的通量(Throughput)較差，其資料傳輸率也只有9.6kbit/s。
Z-Wave使用數位頻率鍵移調變(FSK)，其所占頻寬較窄，但同步(Synchronization)較耗時。Z-Wave使用簡易的曼徹斯特 (Manchester)編碼，可節省編解碼的能量耗損。由Zensys設計的Z-Wave晶片(如ZW0201)的通訊協定堆疊如圖3所示。
評比ZigBee與Z-Wave技術
ZigBee與Z-Wave皆強調在家庭與建築物自動化與監控方面的應用潛力，除了上述無線通訊技術的不同外，此兩標準仍有許多其他的不同點。
ZigBee可使用16位元短定址或64位元擴充定址，因此在一無線感測器網路內，ZigBee號稱可支援65,536個節點(終端感測元件)的聯網互通。Z-Wave則使用8位元定址，因此在一無線感測器網路內僅可支持200多個感測元件的聯網。
在電能消耗方面，ZigBee的目標是在不換電池下，依應用需求，可使用半年以上；而Z-Wave號稱在類似情況下可使用十年。這主要是因為Z-Wave 的資料傳輸率較低，通訊協定堆疊較簡易，編碼較簡單所致。ZigBee與Z-Wave皆可運用如8051的8位元微控制器(MCU)來完成其MAC與基頻協議所需的控制動作。
並且因為ZigBee是以IEEE802架構做為通訊協定堆疊底層，因此比較能夠和其他IEEE802標準(如IEEE802.11)相連通，在IP聯網方面也較容易。日後在IPv6建置完整後，使用者或管理人員可透過IP網路，直接遙控ZigBee無線感測元件。
另外，ZigBee聯盟可採類似WiFi組織的方式運轉，與IEEE802.15.4工作小組搭配，做好認証工作，使廠商間的ZigBee產品能良好互通，擴大ZigBee的產品應用範圍，這是Z-Wave短期內不容易做到的。
因Z-Wave的通訊協定堆疊較簡單，且資料傳輸率較低，使得其耗電量較低，但也因此限制其應用範圍。Z-Wave較適合應用於低傳輸率、低責任週期(Duty Cycle)、低複雜度與低元件數的無線感測網路。
雖然目前ZigBee晶片價格大於Z-Wave，但Z-Wave現有能獲得的資料與技術協助多來自Zensys一家廠商，而ZigBee供應商較Z-Wave多出數倍，在日後ZigBee殺手級產品進入成熟期後，晶片價格勢必可大幅度降價。
IEEE802.15.4a標準即將拍板定案
另一方面，值得注意的是IEEE802.15.4a的標準目前已訂定至2006年9月的D5版本，其標準規格的制定即將完成，運用目標仍是低耗能、低傳輸功率的無線個人區域網路。在新的標準中，為了達到定位或定距的功能，以及強建的傳輸性能，其PHY層傳輸技術可選擇使用超寬頻(UWB)訊號或啁啾展頻 (Chirp Spread Spectrum, CSS)訊號，此CSS調變類似跳時展頻(Time-Hopping Spread Spectrum)。
其中超寬頻訊號使用三個頻段，分別為250M～750MHz的次GHz頻段、3.1G～5GHz的低GHz頻段，與6G～10.6GHz的高GHz頻段，共有16個頻道，使用串列脈波位置調變與二位元鍵入(BIT/SK)的組合調變來支持同調(Coherent)與非同調(Non-coherent)的接收機；而CSS訊號使用2.45GHz頻段，共有14個頻道，運用差動四相移鍵入(DQPSK)與差動四啾移鍵入(DQCSK)調變。使用CSS訊號的元件可加強與基於IEEE 802.11b/g的無線區域網路形成共構。此CSS傳輸訊號特別適用於長距離、高速行動的無線感測網路。
使用CSS傳輸訊號的位元傳輸率為基本的1Mbit/s與選擇性的250kbit/s兩種，分別使用64列與8列的雙正交展頻編碼。而超寬頻傳輸訊號因可使用不同的頻段，其可提供多個位元傳輸率，分別為基本的842kbit/s，與選擇性的105kbit/s、3.37Mbit/s、13.48Mbit/s以及26.95Mbit/s。超寬頻訊號使用雙重的里德所羅門(Reed-Solomon)編碼與系統迴旋(Systematic Convolutional)錯誤更正編碼。
運用CSS訊號的系統使用CSMA/CA做媒介存取控制，運用超寬頻訊號的系統則可使用ALOHA做媒介存取控制。另外，若與IEEE802.15.4的 MAC層比較，在IEEE802.15.4a的MAC協議中加強頻道掃描與偵測的機制，並加入測距的功能以做為感測器定位之用。
IEEE 802.15.4a使用低的責任週期，並且可運用不同的估測演算法配合訊號到達時間(Time of Arrival)估測與訊號到達時間差異(Time Difference of Arrival)估測，可精確估測終端感測器元件的位置，例如可利用感測器接收訊號經多路徑的不同延遲，或是利用與臨近感測器間的距離來估測本身的位置，其中可使用分散式Ad-Hoc的演算法，也可使用集中式的演算法。
Bluetooth Lite與Smart Dust造價昂貴
其他尚有許多無線感測器聯網的技術，但較有代表性的無線感測器網路技術包括基於藍芽的Bluetooth Lite與美國柏克萊大學所發展的智慧灰塵(Smart Dust)無線感測網路。
其中，Smart Dust體積很小，造價不低，較適合軍事用途，目前Smart Dust計畫已結束，但仍然有後續的研究進行中。
在Bluetooth Lite無線感測器網路中，僅支援8個節點，無法支持大量的感測元件聯網，且Bluetooth Lite因通訊協定程式複雜而較耗電，又必須使用32位元處理器，價格應較昂貴。或許Bluetooth Lite較適合應用於高階的娛樂用無線搖控，例如新力的PS3將使用藍芽於其遊戲控制器。
ZigBee將提供定位及高速行動功能
無線感測器網路已是無線通訊下一步最有潛力的市場之一，也已穫得許多產業界與學術界的資源投入。雖然感測器無線連網標準目前尚未統一，未來也不見得會統一，只會有哪種標準的市占率大，或較有市場潛力的問題。雖然英特爾參與Z-Wave聯盟，但英特爾最近所支持的無線感測器專案Mote第三代，卻放棄 Mote第二代使用的藍芽，轉而使用ZigBee做為其無線連網的技術，似乎顯示ZigBee技術與晶片已屆成熟。
未來下一版的ZigBee將可選擇以IEEE802.15.4a做為其通訊協定底層，而且可應用於需要定位或高速行動功能的無線感測元件，例如災難救助、兒童與老人照顧及軍事用途等，如此將更具競爭力，並藉以擴大ZigBee的應用範疇。