无线传感器网络(WSN)作为21世纪一门新兴的学科交叉技术，正越来越引起世界各国研究者以及政府部门的注意。它是由部署在监测区域内大量的微型传感器节点，通过无线电通信形成的一个多跳的自组织网络系统，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域里被监测对象的信息，并发送给观察者。作为集成了微电机系统、传感器、以及网络这三大技术形成的一种全新的信息获取技术，它正逐渐走进人们的生产和生活，渗透到社会活动的方方面面。　　 本文以设计开发面向环境监测的无线传感器网络系统为背景，着重介绍了基于环境监测的WSN通信部分以及相关技术领域的研究，介绍了无线传感器网络的发展概况及现状，分析了无线传感器网络的特点和设计要求，以及环境监测对无线传感器网络技术的挑战，阐述了一种基于无线传感器网络技术的环境监测系统架构设计，给出了一种时间同步方案以及新型组网方式的解决方案，最后给出了实验过程以及实验结果的数据分析。　　 本文在结合传感器网络体系结构的基础上，设计了一个专门针对环境监测的WSN数据通信系统。针对网络数据通信的实现，本文主要从以下几个方面对该系统进行了详细的设计和描述。　　 (1)自组网。本论文所依托的项目，要求设计一套基于监测环境的无线传感器网络。在实际应用中，网络将会布置在户外无人值守的状态下，在节点布置完毕并启动之后，基站节点的XMeshBase组网服务会快速组建网络，并将新加入的节点加入网络中，以达到将网络快速覆盖到监测区域的目的。自组网技术的使用，使得我们能够在一些由于没有可利用的设备、或者由于某些因素限制(费用、安全、政策等)的特殊环境中，终端节点可以通过自组网来实现用户之间的信息交流和协同工作，进而弥补没有固定通信基础设施的缺陷。　　 (2)动态路由。所有的节点在组网完成之后，由于长时间进行感知任务的需要，节点会耗尽能量或者由于某些原因而失效；另外，在实际应用中，为满足感知任务的需要，会有新的节点加入到网络中来，在以上者两种情况下，本文的网络协议中，可以通过基站周期性广播的路由消息，重新组织路由和更新路由表，使得网络能够继续正常运行。　　 (3)多跳数据转发。基于环境监测的无线传感器网络在运行过程中，终端节点会采集大量的数据，由于网络的范围比较大，这些数据要发送回基站，必须通过无线转发的形式，本文采取的方式是，除了叶节点和基站之外，所有的节点作为中继节点，被分配了两种角色，首先它要作为终端节点来采集环境数据，并发送回基站，同时，它还要能作为路由来转发其他节点发送到它的数据，直至数据到达基站。　　 (4)时间同步。时间同步服务是用来建立一个全局的网络时间戳，并调度网络通信。除了重设本地时钟为新值外，本文所论述的时间同步的方法也计算了新值和已存在的时钟值的不同，以此来估算晶振偏移度。估计出来的晶振偏移度值用来自动更新在接收到的同步消息之间的时钟。同步更新消息只是简单地用来确认当前时钟修正参数是准确的。时间同步的目的是为了将所有网络内的节点同步到相同的时间。这是通过将基站节点时间声明为全局时间来完成的，然后再将网络内所有的节点同步为全局时间。　　 (5)高能效。无线传感器网络的特点要求网络能完成感知任务的同时，节点体积要小，造价要低，因此在设计过程中，节点在硬件资源上会有所限制，在这种前提下，要完成既定的感知任务，这就要求节点要实现高能效，本文所提出的方案中，节点会在一种低功耗模式下运行，大部分时间是在睡眠状态下，节点的采样频率可以在程序中设定，这样可以达到节能的目的，有效延长网络寿命。