随着物联网技术的快速发展和智能终端的大量应用,目前的物联网传输协议已不能满足当下的物联网需求。国际移动通信标准组织3GPP针对物联网需求中的强覆盖、低功耗、低成本和多连接等特性制定了窄带物联网协议标准。同时,就物联网应用方面来看,其主要用在组织生产、管理移动办公、智能公交、汽车、环保、物流等对数据传输准确度、稳定性和时延要求较高的场合。因此,为保证窄带物联网协议栈在物联网应用中数据传输上平稳、快速和实时性,有必要对窄带物联网协议栈的无线链路子层进行研究以降低时延、提高吞吐率和稳定性。论文首先阐述了窄带物联网的协议框架,并对无线链路层中的传输模式、重传机制、无线链路层滑动窗和拥塞控制算法进行了介绍。其次,为了提升吞吐率和降低时延研究了无线链路层中的滑动窗机制,通过改进慢启动拥塞控制算法和拥塞避免算法实现对滑动窗的拥塞控制,并将无线链路层中的自动重传机制和状态反馈机制与TCPW拥塞控制算法相融合,设计了Polling-TCPW滑动窗优化算法以提升数据传输的吞吐率并通过MATLAB平台仿真验证。通过研究无线链路层标准协议,设计了无线链路层中协议数据包的生成和解析算法以实现无线链路层数据包适配底层资源的功能。接着,基于Polling-TCPW核心算法设计并实现了无线链路层协议栈数据包处理、自动重传、状态数据包处理等功能。最后,本文依托ARM开发平台搭建测试环境并对无线链路层协议栈及相关机制进行功能测试和吞吐率、时延、系统稳定性的测试。通过搭建ARM硬件测试平台和MATLAB软件模拟信道实现无线链路层协议栈的测试环境。编写无线链路层的测试代码并对无线链路层协议栈的功能和性能进行测试。测试结果显示:本文设计实现的无线链路层协议栈具有数据包适配底层资源、状态报文处理、数据包分段和滑动窗传输的功能,性能相较标准协议的系统性能有较大的提升,其中吞吐率上升10%、时延下降30%。该研究成果提高了系统的效率,对物联网应用系统有一定的工程实用价值。