MiWi协议是以IEEE 802.15.4标准为基础发展起来的,广泛地应用于2.4GHz、915MHz/868MHz/433MHz频段的简单通信网络。MiWi网络作为无线自组织网络的一种具体应用,在能量供给方面与无线自组织网络极为相似,即网络节点的能量都极其有限,一般通过电池供电却无法进行电池更换或是维修,因而如何充分利用节点的能量、改善网络性能都是二者的关键研究问题。因此,进行低功耗的MiWi系统优化设计将直接关系到MiWi技术的实际应用效果和推广程度。本文分别从低功耗的硬件系统设计、设备的能耗管理策略规划以及网络能耗均衡算法研究三个方面进行了低功耗的MiWi系统优化设计与实现的论述。具体的工作内容和创新点如下:1.MiWi系统及其能耗分析:首先针对MiWi网络特点进行了研究,分析了采用MiWi协议作为简单通信的优势所在;然后着重分析了 MiWi系统网络节点的模块组成结构以及各个模块的能量消耗情况,明确了不同模块对节点能耗的贡献程度;同时对现有的节能机制进行了分析,为下一步的低功耗系统设计工作指明厂重点。2.MiWi系统设备低功耗设计:根椐MiWi系统设备的能耗情况分析结果,着重从数据处理模块、无线通信模块等进行低功耗的硬件设计、能耗管理策略制定;然后对设计出的实际设备,进行功耗测试以及相应的测试结果分析。3.MiWi系统网络的低功耗设计:在完成低功耗的设备设计之后,从网络层次分析降低能耗的功率控制方式,考虑到实际网络应用中网络节点分布的随机性和局部集中性对网络能量消耗的影响,确定网络层的功率控制机制作为本文的研究重点。随后,根据网络中节点的通信概率的统计规律,结合马科夫决策过程理论和通信概率转移矩阵提出了一种网络的路由选择优化算法。该算法通过为过热节点选择备份节点的方式弥补网络中节点的能量消耗差异过大的缺陷,从而均衡网络的性能,提升网络的生存周期。上述研究以MiWi协议为前提,从系统设计到成品制作完成,实际系统低功耗测试结果符合预期,验证了硬件设计的合理性和能耗管理策略的优化性;此外,对网络节点的能耗和网络能量均衡情况进行了计算机仿真验证。仿真实验结果表明,所提出的网络能耗均衡算法能够在一般通信环境下延长网络的寿命。