随着物联网技术的迅速发展,对无线节点的低功耗要求也越来越苛刻。因此,低功耗无线网络正成为目前研究的热点之一。媒体接入控制(Media Access Control,MAC)层是无线网络的重要组成部分,负责无线信道的接入。在低功耗无线网络中,MAC层协议可以有效避免信号冲突,从而节省节点的能耗。因此,在低功耗无线网络中,对MAC层协议的研究与优化,具有重大的意义。在本文中,首先对低功耗无线网络的发展和相关研究进行了系统的总结,并把重点聚焦在低功耗低速率的无线网络的MAC层协议研究。然后,通过理论分析和仿真,验证了载波监听多址接入/冲突避免(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance,CSMA/CA)协议在信道接入中的作用,以及优先信道接入(Priority Channel Access,PCA)协议对低功耗无线网络中关键事件消息接入时效性和可靠性的性能提升。同时,本文分析了 PCA协议对于多优先级消息的局限性,并提出了相应改进。通过本文提出的面向多优先级消息的改进型ePCA协议,MAC层协议的可用性和健壮性可以获得有效提高。本文为了进一步验证低功耗无线网络MAC层协议的性能,搭建了硬件平台,完成了 MAC层协议的实现。该硬件平台分为两部分,发射机部分利用嵌入式设备实现,接收机部分则基于软件定义无线电(Software Defined Radio,SDR)平台。随后,本文以时延和退避次数为性能指标,设计了测试方案,验证了低功耗无线网络MAC层协议的有效性。另外,本文还探索了低功耗无线网络中的多系统共存问题。