近年来,无线宽带业务的普及、无线终端设备的爆炸式增长以及物联网的广泛应用都对无线网络的性能提出了越来越高的要求。无线网络多址接入(MAC)协议作为节点数据收发的开关,对信道利用率、网络延时、系统功耗、信道使用的公平性和拥挤程度等性能影响巨大。考虑到现有无线网络MAC协议的研究大多集中在理论分析和仿真验证,实际实现方式主要有商业IEEE 802.11的无线网卡实现方案、基于硬件芯片的实现方案(FullMAC/HalfMAC)以及基于操作系统和内核网络协议栈的SoftMAC实现方案。其中,前两种基于硬件平台的实现方案的协议参数更改复杂,可编程和可移植性差,开发周期较长;基于操作系统和内核网络协议栈的SoftMAC实现方案在可移植性方面也尚不完备。因此,为了研究出一种适用于无线网络MAC协议研究的通用实验平台,相较传统SoftMAC实现方案,本文抛开操作系统和内核网络协议栈的束缚,给出了一种基于用户态的SoftMAC设计和实现方案。主要内容和创新点如下:1、针对传统IEEE 802.11 DCF机制简单二进制退避算法(BEB)在高负载情况下网络吞吐量和时延等性能的急剧下降,给出一种优化算法:基于全网冲突的自适应退避(CWN-BEB)算法;CWN-BEB未引入额外开销,可以很好地与802.11DCF协议兼容,实现复杂度低。通过仿真验证发现,CWN-BEB算法在低负载情况下,可以较好地向DCF协议收敛;而在网络负载较高时,CWN-BEB算法的时延和吞吐量等性能明显优于DCF机制。2、针对现有车联网中车间组网协议难以提供QoS保证的问题,本文给出了一种基于调度类的分布式区域性组网车辆动态TDMA协议设计方案VD-TDMA(Vehicle Dynamic TDMA)。通过对节点入网、离网和冲突解决方案的综合设计,区域组网内各节点间无需专门进行信息交互即可使网内节点自行感知冲突并进行冲突避免。最后给出了相应的软硬件设计。3、简单介绍了SIP用户态网络协议栈的基本架构,分析了用户态网络协议栈在SoftMAC协议设计与实现中的关键性作用;从调用方式、数据结构和内存拷贝等方面详细阐述了SIP用户态网络协议栈较内核网络协议栈的优势。给出了SIP用户态网络协议栈的简单实现。4、基于SIP(Simple Internet Protocol)用户态网络协议栈给出了CWN-BEB算法的SoftMAC设计实现方案,并在无线串口通信平台下给出了相应的功能性验证。给出了VD-TDMA协议的用户态SoftMAC设计实现方案,并在STM32硬件平台上进行了验证。