低功耗的无线微传感器、无线模拟数字电子技术、射频技术的发展使得各种无线传感器网络应用越来越广泛。然而在实际的应用中,无线传感器网络节点一般部署在偏远的、人类难以抵达的或者危险的区域,并且节点一般由蓄电池提供能源。所以对低功耗和长距离传输的无线传感器网络的需求越来越迫切,大多无线传感器网络系统在低功耗和长距离之间没有做到有效折中,一些传感器网络节点在低功耗方面能到达良好的水平,但是传输距离不甚理想,而另一些传感器网络节点能达到良好的传输距离,但是在性能和功耗上消耗过多。所以设计出在较低功耗条件下尽量增加传输距离的无线传感器网络系统技术对实际应用具有重要意义。论文结合低功耗长距离无线传感器网络实际应用项目,为了在较低功耗条件下实现传输距离的最大增长,完成低功耗长距离无线传感器网络系统的设计,论文对系统的总体模型进行分析,系统模型包括三个部分：第一部分节点部分,包括Client硬件模块和终端APP(Application);第二部分网关模块,包括ARM板,Server硬件模块和终端APP；第三部分云服务器模块,包括云服务器内部进程模块和终端APP。针对系统在较低功耗条件下较长传输距离的实现,论文分析了ZigBee协议栈,在此基础上设计适合于系统的协议栈架构。协议架构主要包括物理层、MAC(Medium Access Control, MAC)层、网络、应用层等,而系统的底层软件运行于这个软件架构平台上。同时论文设计适合该系统的基于TDMA (Time Division Multiple Access)的MAC层协议,其运用自定义的状态机转换实现。MAC协议中是通过咬尾卷积码的编解码实现对数据帧的编解码,以及采用多速率实现数据的无线收发,即数据比特中的同步字采用一种发送或接收速率,数据比特中的有效信息部分采用另一种速率进行发送和接收,以此来提高系统的性能和传输距离。同时,为满足系统的实际应用,我们增加了手机APP、网关及云服务器模块的设计。进行了APP与所连模块之间的互操作协议、网关与云服务器内部接口模块及功能的设计。APP模块可与其连接模块之间通过互操作协议进行信息互通,并且可以显示模块的参数信息。网关模块作为集中模块,可以处理来自于节点的信息。云服务器上可以存储网关和节点的参数信息,为用户提供远端的访问。