基于802．15．4標準的傳感器的實現原理是以802．15．4傳輸模塊代替傳統的串行通信模塊，將采集的數據以無線方式發送出去，并接收中繼器或主節點對其的控制。其主要包括無線通信模塊、微控制器模塊、傳感器模塊及接口、電源管理模塊以及外部存儲器等。

802．15．4無線通信模塊負責數據的無線收發，主要包括射頻和基帶兩部分，前者提供數據通信的空中接口，后者主要提供鏈路的物理信道和數據分組。微控制器負責鏈路管理與控制，執行基帶通信協議和相關的處理過程，包括建立鏈接、頻率選擇、鏈路類型支持、媒體接入控制、功率模式和安全算法等。經過調理的傳感器模擬信號，由802．15．4無線通信模塊通過無線信道發送到主控節點，再進行特征提取、信息融合等高層決策處理。圖3是典型的基于802.15.4的傳感器系統邏輯框圖。圖5是一個基于802.15.4標準的心跳監視器。采用802.15.4/ZigBee 模式，網絡環境采用保證時間空檔，網絡信標每960ms or 61.44s發生一次；傳感器正在進行兩個處理：心跳次數記錄和傳送心跳速率和其它信息 (一共8個字節)：瞬間和平均心跳、體溫和電池電壓。

     ZigBee^TM定義了基于IEEE 802.15.4的網絡、安全性和應用框架。IEEE 802.15.4 /ZigBee^TM網絡層支持三種網絡拓樸結構：星形、網格及簇形樹。星形網絡最為常見并提供了超長的電池壽命。網格，或對等網絡通過提供多條網絡信道實現了高可靠性和可量測性。簇形樹網絡（見圖6）混合星形和網格兩種拓樸結構，將二者結合起來，實現了長壽命節點的高可靠性。