针对802.15.4 MAC层数据包平均服务时间优化问题，提出了一个基于超帧结构的节点状态转换机制，并分析了数据包服务时间定义；然后通过对节点状态的马尔可夫链建模，推导出网络主要状态的稳态概率和数据包服务时间的分析式；最后研究了参数NB、BE、SO对节点稳态概率数据包服务时间的影响。研究结果表明，与其他具有休眠的节点模型相比，数据包平均服务时间平均降低了2.3%。模型较好地描述了802.15.4网络节点的工作特点，且均衡的协议参数配置可以改善数据包的传输性能，为提高网络的实时性提供应用参考。