作为组建无线传感器网络的一项新兴技术,IEEE 802.154协议和ZigBee规范详细描述了组建一个近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的无线网络。而这样的网络主要应用于自动控制和远程监控领域。本文主要研究了IEEE 802.15.4协议中的物理层和MAC层服务原语和功能及对NS2中的模型实现进行分析,并对ZigBee协议栈进行网络性能仿真分析。本文首先介绍了ZigBee协议栈的组成,包括它的网络设备组成、网络工作模式、网络拓扑结构、协议栈模型等,并详细介绍了物理层的信道分配类型、物理帧结构及物理层所提供的功能服务和MAC层的数据传输模式及各种信道扫描机制。然后,对MAC层的超帧构成和CSMA-CA信道接入机制进行了深入的分析。包括组成超帧的几个重要参数：BI、BO、SD及信标的概念；而在CSMA-CA中主要包括CW、BE及时隙的信道接入访问机制。这些重要参数为后面的协议性能分析提供理论基础。接着,简要介绍NS2仿真软件。重点对IEEE 802.15.4协议在NS2中的实现进行了说明。物理层包括：PHY的PIB属性、枚举类型、帧结构、PHY层的服务原语的实现；MAC层包括：MAC的帧结构、地址类型及MAC层通信原语。最后,对仿真过程中所涉及到的仿真参数和脚本进行了详细介绍。本文仿真过程中采用的是星型拓扑结构,协调器可以工作在信标和非信标模式下,数据采用直接或间接方式进行传输。接着,对协议中的BO、SO、CW、数据传输方式、信标使能模式对网络性能的影响进行了仿真和理论分析总结。