本文通过深入研究IEEE802.15.4/ZigBee协议标准和无线传感器网络操作系统TinyOS,设计实现了基于GAINZ节点的无线传感器网络平台,本文的具体研究和实现工作包括以下几个方面:深入研究了无线传感器网络MAC层协议,分析并总结了影响MAC协议能量消耗的主要因素。研究了目前主流的传感器网络MAC层协议的核心实现机制,分析了它们各自的特点、优势和存在的问题。针对802.15.4规范MAC协议的不足,以低功耗设计为主要目标,提出了三种不同的改进机制:基于优先权的信道访问机制,引入分配型MAC协议的优势,以降低信道竞争激烈时数据碰撞冲突的概率;改进的退避机制通过计算信道忙状态的持续时间,来推迟空闲信道评估操作,以降低网络的能耗;改进的CSMA/CA算法引入概率机制,将当前信道竞争状况作为选择退避窗口大小的因素,以减小数据碰撞率。最后对改进的CSMA/CA算法进行仿真测试与性能分析。深入剖析了无线传感器网络操作系统TinyOS及其关键技术,针对GAINZ节点硬件平台,研究了TinyOS底层驱动,完成了TinyOS在GAINZ上的移植工作。针对GAINZ软件开发包中的协议栈功能与操作系统性能的不足,给出了IEEE802.15.4/ZigBee规范与TinyOS系统的联合设计,以满足传感器节点并发性操作密集的需求,提高整个系统的稳定性。结合GAINZ无线传感器节点硬件平台、基于TinyOS的通信协议栈及改进后的SNAMP后台管理系统组建了新的无线传感器网络平台。最后对该平台进行了光强度、温度采集测试,并对测试结果进行了分析。