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传感器技术、无线通信技术的进步,推动了无线传感器网络(WSN,Wireless Sensor Networks)的产生与发展。普遍接受的无线传感器网络的定义是:大规模、无线、自组织、多跳、无基础设施支持的网络,其中节点具有同构、低成本、体积较小等特点,被随意散布在工作区域采集数据,要求网络有尽可能长的生存时间。无线传感器网络在军事、环境监测、农业、工业控制等方面有很广泛的应用前景。IEEE802.15.4标准是IEEE标准化协会为低速无线个人网(LR-WPAN,Low-Rate Wireless Personal Network)制定的通信标准,它定义了LR-WPAN的物理层和介质访问控制层。该标准具有低速率、低功耗、传输距离短、架构简单等特点,这些都很适合无线传感器网络。本文分析了大规模的应用IEEE802.15.4协议的无线传感器网络的性能,实现了小规模的基于IEEE802.15.4的无线传感器网络。为了使网络的能量消耗最小并且达到足够大的网络覆盖率,网络采用树型分簇拓扑结构并且使用信标。在文中我们分析了CSMA/CA算法和IEEE802.15.4标准的模型,性能参数是吞吐量和功耗,分析了SO和BO等标准参数对网络性能的影响。最后应用OPNET对我们的分析进行了仿真,并验证了分析的正确性。然后应用兼容2.4GHz IEEE802.15.4标准射频芯片CC2420设计实现无线传感器网络,包括节点、路由算法的设计与实现,以及节点能耗的分析。因为协调器和设备的功耗差别很大,为了提高无线传感器网络的能量利用效率、延长网络的生存时间,我们提出了一种新的分簇算法,叫做基于能量和极大独立集的最小连通支配集算法,利用节点两跳以内的邻居信息和能量选举支配点(簇头),非支配点(普通节点)根据就近原则加入到距离最近的支配点为簇头形成的簇中。仿真结果表明,本算法和其他分簇算法相比可以更好地平衡网络的能量消耗,提高全网的能量利用率,极大地延长网络的生存时间。