IEEE802.11无线局域网(Wireless Local Area Network，WLAN)技术在过去二十年中取得了巨大的进展，由于其具有低成本、灵活性、可扩展性和易部署等优势，在家庭、企业和工业等诸多无线网络场景和应用中均展现出了强大的生命力。工业WLAN继承了WLAN的基本功能和特性，但由于工业环境的复杂性和WLAN协议的内在不足引起的网络不确定性，使得传统WLAN难以直接应用于工业通信中。工业WLAN研究重点在于数据传输的确定性，即需要在确定的时限内完成可靠的数据通信。本论文针对无线局域网MAC协议，围绕工业场景下通信的确定性问题展开深入研究。本论文主要工作和创新点如下:
　　(1)针对工业实时场景下WLAN的负载均衡问题，本文提出了一种确定性的负载均衡算法。该算法由两部分组成，分别为指标检测过程和负载调整过程。指标检测过程中，每个移动站根据时限错失率和丢包率评估网络负载情况;负载调整过程中，该算法将负载调整过程建模为博弈论中一级封闭拍卖模型，通过求解该模型以使网络中的负载达到均衡。随后，本文将该方法与多种典型算法在工业场景下进行对比，仿真结果表明，该方法可有效降低数据传输时限错失率和丢包率，使网络支持更高确定性需求的工业应用。
　　(2)针对工业密集场景下的确定性接入问题，本文首先分析了针对该应用场景的IEEE802.11ah标准，并对标准中定义的一种限制接入窗口机制进行建模分析。其次，为了避免限制接入窗口内部在高负荷情况下引起的性能下降，本文提出了一种信道感知的竞争窗口自适应算法，该算法具有干扰判别功能，可以根据信道状况实时调整竞争窗口大小，提升网络的确定性。最后，为了验证该方法的性能，本文将该方法与两种典型竞争窗口自适应算法进行对比。仿真结果表明，该协议可提升IEEE802.11ah协议在高负荷下的传输性能，从而使IEEE802.11ah协议支持更高确定性需求的工业应用。
　　(3)针对同时具有高确定性和高传输速率两种需求的工业应用，本文在IEEE802.11协议基础上设计并实现了一种高确定性的无线局域网MAC协议。该协议采用集中式架构和时分多址接入机制，可以保证数据的端到端时延，为高速工业应用提供确定性保证。此外，本文在实际工业环境下搭建了测试平台和原型系统，对该协议的性能进行验证。实验结果表明，相较现有WLAN协议，可以支持实时性要求较为严格的工业应用。