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物理層(PHY)主要負責電磁波收發(fā)設備的管理、頻道選擇、能量和信號偵聽及利用。同時，物理層也規(guī)定了可使用的頻率范圍,802.15.4協(xié)議主要使用了三個頻段：868.0?868.6MHz,主要為歐洲采用，單信道；902?928MHz,北美采用，10個信道，支持擴展到30；2.4?2.4835GHz,世界范圍內通用，16個信道。后來根據各個地區(qū)的不同需求和應用背景，也有一些新的頻段加入。協(xié)議采取的這三個頻段都是國際電信聯(lián)盟電信標準化組(ITUTelecommunication Standardization Sector,ITU-T)定義的用于科研和醫(yī)療的ISM開放頻段，被各種無線通信系統(tǒng)廣泛使用。在這三個不同頻段，都采用相位調制技術，2.4GHz采用較高階的QPSK調制技術以達到250kb/s的速率，并降低工作時間，以減少功率消耗。在915MHz和868MHz,采用BPSK的調制技術。相比較2.4GHz頻段,900MHz頻率更低，繞射能力較好。

802.15.4因為采用直接序列擴頻技術，具備一定的抗干擾能力，同時在其他條件相同的情況下傳輸距離要大于跳頻技術。在發(fā)射功率為OdBm的情況下，Bluetooth能有10m的作用范圍，而基于IEEE802.15.4的ZigBee在室內通常能達到30?50m的作用距離。如果室外障礙物較少，甚至可以達到100m的作用距離。