近年来我国煤矿事故频繁发生,造成重大经济损失和人员伤亡,现有的煤矿安全监控系统已经无法满足安全生产的需要。将无线传感器网络应用于煤矿安全监测,将有效地提高煤矿安全生产监控和管理水平。在此背景下,本文对煤矿监控无线传感器网络通信协议进行了研究。本文研究了基于ZigBee技术的无线传感器网络,介绍了基于ZigBee的煤矿安全监控系统的典型应用构架,在此基础上重点研究了ZigBee网络层的核心——ZigBee路由协议。在Linux下的NS-2仿真平台中,基于IEEE802.15.4MAC层和物理层模块,完成了ZigBee网络层源代码的开发及调试工作,实现了网络层组网、地址分配及路由协议等基本功能,对ZigBee路由协议在不同拓扑结构下进行了仿真,并利用Linux下的gawk和gnuplot工具对ZigBee路由协议的性能进行了详细、深入的分析研究。仿真结果表明:ZigBee路由协议具有较高的分组投递率、较低的平均端到端时延和控制开销,能够满足矿井等恶劣环境下安全监控系统的要求。为了更有效地利用ZigBee节点电池有限的能量,本文还研究了ZigBee路由的节能机制,提出了ZigBee路由的节能方案。通过NS-2的仿真验证表明,ZigBee路由的节能方案在不牺牲其他性能指标的前提下,延长了网络寿命,这对于保证矿井安全监控系统实时监控和紧急情况下的及时处理都有重要的现实意义。