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IEEE802.15.4协议是IEEE标准化委员会针对低速无线个域网(Low-Rate Wireless Personal Area Network, LR-WPAN)所制定的低速率传输、低能量消耗、低成本、低复杂度的通信标准,协议中规定了物理层和媒体访问控制层的协议规范,其旨在为个人、家庭或指定区域内的不同设备间的低速互联提供统一的标准。LR-WPAN网络作为一种成本低廉、结构简单的无线通信网络,其使得在低吞吐量与低电能的应用环境中使用无线传输成为可能。与无线局域网相比,LR-WPAN只需相当少的基础设施。在无线通信技术及传感器技术的飞速发展下,使得集传感技术、通信技术和嵌入式计算技术的无线传感器网络成为研究的热点。由于其与LR-WPAN网络有着较多相似之处,因此很多研究机构将IEEE802.15.4协议作为无线传感器网络的通信标准。现今无线传感器网络在环境监测、军事侦察、医疗监护、家庭安防等均有较为广阔的应用前景。本文首先研究了IEEE802.15.4协议,针对其协议栈架构,物理层和MAC层的相关功能与特性进行了分析,并着重分析了MAC层所用到的超帧结构、CSMA/CA算法、GTS机制等,在此基础上利用网络仿真软件OPNET对IEEE802.15.4协议进行了建模仿真。通过对所建立的星型网络的网络模型、节点模型和进程模型的研究,对IEEE802.15.4协议的性能进行了仿真评估。针对IEEE802.15.4网络中能耗和时延问题,对信标使能模式下星型网络的占空比进行了分析。通过对网络中两个影响占空比的关键参数：超帧指数(SO)和信标帧指数(BO)进行了相关的仿真分析,得出可均衡能耗与时延的参数配置的取值范围,为合理的设置网络参数提供了参考依据。在对IEEE802.15.4协议进行了仿真分析后,本文以基于射频芯片AT86RF230的IRIS节点为硬件平台,设计并实现了基于TinyOS嵌入式操作系统的环境监测系统。文中首先对TinyOS的组件模型、通信模型、调度机制等进行了分析,根据传感器SHT71的特性和无线传感器网络多跳组网的原理,利用支持组件化编程的nesC语言进行了环境参数采集程序的设计和组网程序的设计,实现了温湿度的采集功能和多跳组网功能。通过XServe中间件将XML数据流解析转化为温湿度数据并通过Cygwin平台进行显示。通过对所设计环境监测系统的测试表明,该系统可实现对网络内环境参数的采集和多跳无线传输等功能。