无线传感器网络是一种特殊Ad-Hoc网络,它具有自组织、快速展开、抗毁坏性强等特点,在军事、环境监测、医疗健康、工业控制等方面有着十分广阔的应用前景。近年来,随着无线通信、集成电路、传感器及微电机系统等技术的发展,使得大规模生产体积小、成本低、具有数据收集、短距离无线通信和数据处理能力的传感器节点成为可能。技术条件的成熟和大量潜在的应用需求使得无线传感器网络受到人们越来越多的关注和重视。无线传感器网络正成为国内外无线网络研究的一个热点。 IEEES02.15.4通信协议是短距离无线通信的IEEE标准,它是无线传感器网络通信协议中物理层与MAC层的一个具体实现。主要的目的是在个人操作空间(POS)内为相互通信的设备提供通信标准。在此标准之上,可以实现多种路由协议、拓扑控制算法和具体应用。 无线传感器网络作为当今信息领域新的研究热点,是一个多学科交叉领域,所需研究的内容是由多种具体技术构成的。本文通过基于IEEE802.15.4协议的无线传感器组网系统的开发,对无线传感器网络所涉及的多个关键技术进行了研究和实现,使它们能够在具体的软硬件平台上得以工作。 本文进行的主要工作如下： (1) 无线传感器网络节点硬件开发以TI公司的MSP430F169微控制器和CC2420射频无线通信芯片为基础进行了无线传感器网络节点硬件的开发。该硬件平台与IEEE802.15.4标准兼容,可以作为协议实现的基础平台。文中描述了硬件设计目标、设计思路和关键模块的实现。 (2) IEEE802.15.4协议栈分析和实现研究了IEEE802.15.4网络协议栈(包括物理层,MAC子层),在此基础上,提出了协议栈实现的目标和总体没计。分析了实现协议栈所需的关键技术,给出了这些技术的实现。描述了协议栈所需完成的分层功能和工作流程,包括硬件抽象层、物理层、MAC层等。并利用硬件平台对协议栈工作进行了验证。 (3) 路由协议的研究和实现提出了一种常见的实验室应用场合,基于此场合分析了路由协议所需具备的特征。提出了一种基于网格的分簇多跳路由协议,从拓扑控制和路由算法两方面给出了协议的框架以及网络分簇、簇头选取、路由维护和数据传输的机制。利用OMNet++仿真工具对协议进行了仿真,给出了结果分析,并在IEEE802.15.4标准基础上,在硬件平台中对协议进行了验证。