普适计算思想的提出开创了计算机技术在人类经济生活中应用的新时代。作为一种无处不在的计算技术,无线传感器网络(WSN)是微电机、通信网络和传感器技术高度融合的产物。它可以被部署在任何区域,协作的感知、监测区域内的特定对象,并将采集到的物理数据信息通过多跳传输送到汇聚节点做融合后推送给终端用户。作为一种新的传感技术,它极大地扩展了人类认识世界的能力。面向应用、以数据为中心是无线传感器网络的主要特点。能够迅速、及时准确的把监测区域的突发事件以及用户关心的数据以一定的逼真度呈现给用户是传感器网络的首要任务。这要求传感器网络能够识别和支持带优先级的数据包并提供区别的服务质量。由于通信方式及硬件设计等客观因素限制,为传统网络设计的数据传输协议不能移植到传感器网络中直接应用。本文基于WSN网络传输协议的目标和设计原则,在现有传输协议的基础上,提出了一种基于数据包优先级提供区别服务的网络传输协议——级别优先分层汇聚传输协议(PFHCTP)。整个协议划分为链路质量估算、路由管理和数据传输调度三个功能模块,同时在三个模块之间通过信息共享使得协议能够根据各个模块的信息及时对网络变化做出自适应调整。链路质量估算模块通过信标统计信息和本地缓存占用率来对相邻节点间的单跳链路质量做出估算;路由管理模块根据邻接点的路由信息在本地路由池内维护多条到汇聚节点的有效路由;数据传输调度模块根据节点缓存占用率和信道繁忙程度检测拥塞并根据节点的拥塞程度调低下游节点发送数据的频率或通知下游节点进行数据分流,在转发数据时根据优先级确定数据包的转发顺序以确保高(实时)优先级数据能够及时可靠地到达汇聚节点。本文的工作可以概括如下:①以无线传感器网络传输协议的设计目标和方法为基础,对现有的无线传感器网络传输协议的原理进行深入研究并分析它们各自的利弊;②针对现有WSN传输协议的不足,在标准网络协议栈的基础上,使用跨层设计的思想设计PFHCTP;③完成设计过程之后,在TinyOS平台上使用nesC语言编码实现并调试PFHCTP;④使用TinyOS提供的TOSSIM模拟器对PFHCTP与TinyOS自身携带的标准数据传输协议在性能上进行对比。由实验结果得知:PFHCTP可以对传输数据提供优先级支持并保证高优先级应用的数据具有一定的实时性,达到了设计之初的目标。PFHCTP对多优先级数据的支持促进了WSN向多任务功能复合型应用方向发展,从而在新兴物联网的深入应用中发挥重大作用。