随着无线通信技术的发展，IEEE802.15.4以其低速率、低功耗、短距离等技术特征成为一种适用于无线传感器网络的新兴通信技术标准。但是现有的802.15.4协议栈也存在着实现复杂、功能冗余等缺点；同时，无线传感器网络应用的日益丰富，也急需与之相适应的上层应用系统。鉴于此，对802.15.4协议栈及无线传感器应用系统的研究成为一项重要而有意义的工作。 本论文依托北京交通大学IP网络实验室项目——“IPv6微型传感路由器”，深入研究了802.15.4标准，以无线传感器网络中不同类型设备的媒体访问控制层协议栈工作流程为主线，优化设计并实现了基于802.15.4的无线传感器网络媒体访问控制层协议栈。根据网络监控、数据采集、状态控制等上层应用需求，利用以太网通信及串口通信两种方式，对应用系统进行了设计与实现。 论文首先对无线传感器网络体系结构、802.15.4及Zigbee标准进行了深入研究。进而根据协议栈软件实现简单，内存占用低的要求，优化设计了媒体访问控制层协议栈，给出了总体方案的设计思想、工作流程以及功能模块的划分，并进行了实现。其次，针对本项目中网络监控、温度/光强传感数据采集、传感数据处理、设备状态控制等具体应用需求，分别以串口通信及以太网通信两种方式，从传感器节点、网关节点、服务器三个部分进行分析，设计了应用系统结构、通信模式、功能模块及相关数据库，并进行了编码实现。最后，测试了协议栈工作流程及应用系统，并将其成功应用于项目之中。该项目现已通过教育部科技成果鉴定。