随着物联网应用的推广，出现了更多的低功耗高速率实时通信技术需求。IEEE802.15.4是当前低功耗通信的标准，但不适用于高速实时传输。它不能解决多于七个设备需要实时服务、时延约束小于超帧期长度的问题。因此如何提高高速率实时应用中无线传感器网络的实时性能是亟需解决的问题。本文详细研究了IEEE802.15.4标准MAC层协议，深入分析了IEEE802.15.4标准MAC层的GTS（Guaranteed Time Slot）机制在高速实时数据传输应用中的不足，并介绍了国内外研究中对IEEE802.15.4标准的实时性的主要改进策略。在EGSA（Explicit GTS Sharing andAllocation Scheme）策略的基础上，对IEEE802.15.4标准MAC层协议做了以下修改：将CFP（Contention Free Period）时间最大化、将CFP划分成更小的时隙、改进时隙分配机制和时隙调度算法，以提高星型拓扑结构的无线传感器网络的实时性能。并给出了实时通信调度算法的在硬件平台上的实现。在IEEE802.15.4标准的基础上扩展了MAC层的服务规范和MAC层的帧结构，使之与IEEE802.15.4标准完全兼容。对改进之后的协议进行仿真并做性能分析，仿真结果表明改进后的协议使高速率实时通信的时延约束得到了有效的保证，丢包率减小，带宽利用率也得到了显著的提高。