在即将到来的5G(第五代移动通信技术)时代,网络将会有更高的速度,更低的延迟和更低的功耗,物联网万物互联所需要的海量无线通信需求也将得到满足。与此同时,国际物联网产业生态正在加速布局,物联网相关技术的标准化进程也在持续推进;在国内,李克强总理在去年两会上提出的“互联网+”的概念持续升温,我国物联网的发展也在步入快车道。国内外发展趋势表明,包括车联网、智能家居、智慧城市等在内的物联网应用正处于跨越式发展的前夜。无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSNs)作为物联网的一个重要研究与应用领域,也必将更进一步地与我们的生活相结合,成为下一个巨大的机遇。随着无线传感器网络的发展,现在支持IP的嵌入式设备的数量也在迅速增加。在不久的将来,互联网将随着微型化的浪潮更进一步地渗透到我们生活的方方面面。到时无线传感器互联网将成为互联网不可分割的关键领域。本文研究的无线传感器网络基于Contiki操作系统,实现了传感器网络节点的IP化。网络中的每个传感器节点都分配有一个IP地址,通过低功耗、低宽带的无线网络直接与现有互联网相连。无线传感器网络节点一般由电池供电,如何在使传感器节点节能运行的同时保证一定的网络服务质量(Quality of Service,Qo S)是成功部署无线传感器网络的关键,也是主要的挑战。MAC协议是无线传感器网络的重要协议之一,控制着传感器节点的无线射频模块,是节点能否有效利用能源的关键部分。所以,对MAC层协议的研究与改进是延长传感器节点使用寿命的重要途径。本文基于Contiki实时操作系统(RTOS),对无线传感器网络的低功耗问题进行了相应的研究,通过对Contiki默认MAC层协议——Contiki MAC进行改进,降低了节点功耗,提高了网络服务质量。同时,本文针对互联网与无线传感器网络的互联问题,设计并实现了一个代理网关,解决了应用层的互联问题。本文的研究主要包含如下几个方面的内容:1.对无线传感器网络及Contiki操作系统进行了相应的研究。包括Contiki系统各模块的运行原理与无线传感器网络IP化的相关协议,如u IP协议,6Lo WPAN(IPv6 Low Power Wireless Personal Area Network,基于IPv6的低功耗无线个域网)协议,Co AP(Constrained Application Protocol,受限应用层协议)协议等。2.对Contiki MAC协议进行改进。原有Contiki MAC协议使用固定的RDC(Radio Duty-Cycle)频率,不能适应网络负载与节点电量的变化。本文提出了一种可以通过感应网络负载及电池电量来动态调整RDC频率的改进方案。改进后的Contiki MAC降低了节点功耗,延长了网络使用寿命,同时提高了网络服务质量。3.Co AP网关实现与应用。无线传感器网络的应用层协议——Co AP协议与互联网应用层协议——HTTP协议不能直接通信,而在互联网中能够支持Co AP协议的应用又非常少。同时,现有互联网应用仍以IPv4为主,不能完全匹配基于IPv6的传感器网络。本文通过重用现有的网络标准协议,设计了一个物联网网关,实现了互联网与传感器网络节点在应用层的互联。同时,在网关中提供了一个缓存机制,最大限度地减少了传感器网络中的数据流量,从而达到降低节点功耗,延长网络使用寿命的目的。