二十世纪五十年代后期,英国棉纺厂采用轮询技术对设备故障进行排查与检修,初步显示出这项技术能够在多个领域拓展应用的潜力；到六十年代,轮询技术的研究取得了多方面的进展,使此项工作上升到理论化和系统化的研究阶段,相关学者将设备故障检测、工业过程控制、多址接入控制、资源分配调度等采用轮询系统模型进行表征,并利用概率论、排队论、随机过程理论等加以研究,使其成为实际应用分析和研究的一类重要模型。过去的几十年,轮询系统为工业自动控制、时分系统以及通信与计算机网络系统进行性能分析提供了实用的数学模型。轮询系统分析的目标是要建立起与轮询控制机制相吻合的数学模型及其函数关系式,精确解析出系统特性参数(如平均排队队长、平均循环周期、吞吐量、平均等待时延等)的表达式。在这些参数中,平均等待时延是分析特定轮询系统时最为关键的特性参数。近年来,轮询模型已广泛用于多种系统的性能分析；在通信与计算机领域,它还专门作为诸如按需分配、多址接入控制等性能评价的准则。长达六十多年的轮询系统研究与探索实践表明：轮询系统模型是一种有效的分析工具,轮询系统理论是一种重要的资源分配和共享理论；轮询系统因其控制方式具有公平性、灵活性和实用性而得到了广泛的应用,使此项工作得以不断充实、完善和发展；轮询系统的应用由早期的设备故障检修逐渐拓展到交通运输调度、物流控制管理、通信网络、计算机网络、无线传感器网络、Ad Hoc网络以及社会资源配置等领域,并产生了积极有效的技术推动作用。迄今为止,对轮询系统理论的研究还在深入持续地开展和进行,一些新的系统模型不断出现,一些新的解析方法不断更新,一些新的应用领域不断拓展。进入二十一世纪以来,无线通信网络中的移动性、自组织性、高效性、节能性成为研究的热点。在上述研究工作中,先进的、性能优越的多业务MAC控制协议成为学科研究工作中的重要课题。鉴于轮询系统在通信与计算机领域具有高效的接入控制、资源分配和管理调度功能,本学位论文围绕宽带无线接入网络系统以及无线传感器网络中的优先级控制、资源分配、管理调度以及实时性、公平性、重要性和QoS保障等相关理论与技术问题,首先从传统轮询控制系统入手,在全面、深入分析传统轮询多址服务系统基础上,提出完全与限定(K=1)服务两级轮询系统模型及其拓展模型；然后采用嵌入式Markov链和概率母函数的分析方法,建立相应的数学模型,利用概率论、排队论、随机过程理论、轮询控制理论、宽带无线通信网络理论以及计算机网络理论对所建模型进行精确解析,得到其相关特性参数；之后以WLAN以及WSN为主要研究对象,通过计算机模拟仿真技术建立实验平台,分别对其MAC协议的接入控制和轮询调度策略作进一步分析、优化,验证系统模型的科学性和理论分析的正确性,说明采用这种新的两级轮询控制以及混合轮询服务策略能够区分实时业务信息(如语音、视频等)并提供优先级服务,具有较好的公平性、灵活性和实用性,表明论文所提出的系统模型能够改进WLAN以及WSN的MAC协议的控制性能,相关工作在一定程度上拓展了轮询系统模型理论的分析研究和应用实践。本学位论文共分六章,各章内容具体安排如下：第一章介绍轮询系统的概念、轮询系统研究现状以及论文研究的背景情况。第二章采用嵌入式Markov链、概率母函数以及系统状态方程求解方法,对门限、完全和限定-1服务轮询系统的特性参数进行解析,并作比较和分析,为后续工作奠定坚实基础。第三章主要介绍四个方面的研究成果：一是提出了完全与限定(K=1)服务两级轮询系统模型,采用嵌入式Markov链、概率母函数以及系统状态方程求解方法对该模型进行精确解析；二是考虑系统模型中各站点信息分组按Geom/G/1规则,以多重休假和按特定p概率批量到达情况,衍生出新的系统模型,并采用本章所述的分析方法对衍生出的系统模型进行解析；三是建立仿真实验平台,在运行环境和初始参数相同的情况下,通过数值分析和仿真实验来验证理论分析的正确性；四是两类轮询系统模型(ZY轮询系统模型和ZL轮询系统模型)比较分析。第四章在介绍无线计算机网络(WBAN、WPAN、WLAN、WMAN、WWAN以及Ad Hoc)发展情况基础上,重点对IEEE 802.11 MAC控制协议进行分析,把完全与限定(K=1)服务两级轮询系统模型用于IEEE802.11 PCF轮询调度机制,改进其MAC控制协议的性能。第五章在介绍无线传感器网络发展情况基础上,对WSN中的MAC控制协议进行分析,把完全与限定(K=1)服务两级轮询系统模型用于WSN分簇轮询控制,以此改进其MAC控制协议的性能。第六章对全文进行总结,包括本学位论文的主要成果、今后的发展方向和需要解决的问题。