中国地域辽阔,具有复杂多样的地形和气候条件,森林资源丰富,随着近年来国家加大对野生动植物的保护力度,建成了很多野生动植物保护区。然而由于复杂的地理环境,自然保护区通信一直是一个棘手的问题。众所周知,3G/4G/5G公用网络均属于GHz频段,这个高频率的电磁波在复杂的森林环境下衰减严重,且保护区人烟稀少,架设公用网络不仅成本太高而且会造成大量资源浪费。相比于常规公网业务范围,自然保护区业务相对单一,比如能及时预报火灾报警信息、能自动收集保护区内部安装的红外探测相机抓拍到的野生动物照片、能实现护林员在保护区内部与外界的简单通信等。针对以上应用需求,设计一种基于链式接力的森林通信系统,研究内容概括为下:第一,从应用需求角度出发,提出了专用森林通信协议,旨在解决两种不同需求,第一种为单向信息流设计方案,主要满足的应用场景有及时预报火灾报警信息、自动收集保护区内部安装的红外探测相机抓拍到的野生动物照片和护林员给监控中心发送状态信息。第二种为双向信息流设计方案,在满足所有第一种应用场景的同时,护林员还能在森林内收到监控室的消息。第二,从协议的物理层出发,介绍了森林电磁波传播模型,得出电磁波在森林环境下的传播损耗影响因素,并从实验层面加以验证,为之后系统硬件设计提供理论依据。第三,分别为以上设计方案进行上层协议设计,包括帧格式的约定、差错控制的设计、不同类型消息的优先级设计双向信息流中如何切换上下行链路的解决方案。最终给出了单向信息流和双向信息流中三天线解决法的具体设计方案。第四,在实验室同学研制的射频前端硬件平台EZR32WGR69、和购买的温度传感器模块DS18B20及的主控MCU树莓派3B+上实行各个模块功能的测试,并且在校园地森林环境中进行了仿真实验。同时,链式接力通信系统在很多实际环境中均可以应用,比如电力塔杆监控系统、实时公交系统,以及很多具备接力传输的通信系统。本研究能给这些场景的应用提供一种解决方案。