ZigBee技术是一种新兴的无线传感器网络通信技术，颇具发展潜力和研究价值。理论上，ZigBee具有网络容量大的优势。但是，由于硬件资源、信道竞争、通信距离和协议栈复杂等因素的约束，ZigBee网络容量一直制约着大规模、广覆盖范围应用场景的部署。另外，ZigBee路由采用基于泛洪机制的AODV算法。在路由节点较多时，ZigBee网络内路由开销比较大，导致网络规模可扩展性下降。本文在研究ZigBee网络地址分配和路由算法的基础上，针对默认设置的Z-Stack协议栈网络规模受限问题，从硬件选型和Z-Stack协议栈参数分析影响网络容量的因素：针对星状网络和网状网络，分别提出规模扩展性方案；针对两种不同的网络应用场景，分别提出网络自定义拓扑方案。对于AODV路由算法导致大量路由开销的问题，本文设计一种基于分簇混合路由协议ZB-CMRP，簇内采用Cluster-Tree树状路由，簇间采用AODV网状路由，既能选择较优的数据传输路径，又能够减少泛洪机制导致的路由开销。最后，本文验证了基于Z-Stack网络规模可扩展性方案，实验结果表明可扩展性方案，在网络容量、丢包率、建网时间、网络拓扑等网络性能较Z-Stack默认设置具有较大改善。本文在ZBOSS开源协议栈上实现了ZB-CMRP路由协议。实验结果表明ZB-CMRP同时具备Cluster-Tree树状路由协议和AODV协议的优点，网络性能显著提高。