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无线传感器网络技术将有限距离的传感器应用扩展为种类丰富,无处不在的网络应用,在客观世界对象与人之间建立了一种有效的沟通方式,成为一项有着广阔发展空间与美好前景的应用技术。目前无线传感器网络已广泛部署于军事侦察、智能家居、环境监测、医疗保健、工业控制等领域。无线传感器网络MAC协议作为无线传感器网络底层基础协议,负责无线传感器网络的构建与维护,管理无线信道,对网络性能起决定性作用。随着无线通信技术的发展,IEEE 802.15.4标准以其低功耗、低速率、短距离等技术特征成为最适用于无线传感器网络的新兴通信技术标准之一。但随着人们对信息获取的需求不断增加,IEEE 802.15.4 MAC协议中的许多机制不能普适地适用于需求日益多样性的具体应用,有待进一步改进。论文基于CNGI“下一代互联网技术实现智能建筑节能的应用示范”项目,在智能楼宇监测实际应用中,对IEEE 802.15.4 MAC协议进行多项创新性改进。本文首先对目前在无线传感器网络领域应用较为广泛的MAC协议进行比较分析,重点对IEEE 802.15.4 MAC协议进行了细致分析,然后在高性能、低功耗、低成本、功能丰富的ARM9 S3C2440A微处理器平台上设计并实现IEEE 802.15.4 MAC驱动软件。接着,论文提出一种基于IEEE 802.15.4 MAC短地址的无线传感器网络低功耗、高效的地址配置机制,对无线传感器网络进行高效管理。在此地址配置机制的基础上,深入研究无线传感器网络的数据传输模式,将数据分为低优先级的普通数据和高优先级的关键数据,引入基于串听技术的RTS/CTS机制与基于优先级的ACK机制保证关键数据传输有效性,缩短关键数据传输时延。最后,在实际节点平台上对改进的IEEE 802.15.4 MAC协议进行了实现,并与传统的IEEE 802.15.4 MAC协议进行比较。实验结果表明,与传统的IEEE 802.15.4 MAC协议相比,本文提出的改进IEEE 802.15.4 MAC协议,在节能、丢包率、时延等方面具有显著优势。