无线传感器网络(Wireless Sensor Network，WSN)是由部署在检测区域内的大量的廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳自组织的网络系统，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息，并发送给观察者，可广泛应用于军事、商业、医疗救护、环境监测等领域。 在无线传感器网络中，介质访问控制(MAC)协议决定了无线信道的使用方式，在传感器节点之间分配有限的无线通信资源，用来构建传感器网络系统的底层基础结构，对传感器网络的性能有较大影响。传统无线网络的MAC协议无法满足无线传感器网络的设计要求，不能直接应用。针对无线传感器网络MAC协议的研究一直是人们普遍关注的问题，具有非常重要的实际意义。 本文首先介绍了无线传感器网络的体系结构、已有的MAC层协议以及MAC协议的设计重点，讨论了无线传感器网络的主要能量消耗和性能指标。接着在S-MAC基础上设计了适合特定网络应用的WSN的MAC协议，并对其进行了实现。S-MAC是针对传感器网络的节能需求和自组织性而提出的，主要通过周期性休眠获得低占空比运行。但S-MAC的固定占空比模式下的周期性休眠增加了通信时延。本文对此设计了动态占空比调整机制，能够在网络流量突发状况时对节点的占空比及时做出调整，利用一个工作周期传送多个数据分组，从而可以减小时延，提高网络的吞吐量；同时为避免节点竞争的冲突，设计了根据高低流量状况调整竞争窗口的退避策略，以达到低流量下的快速接入和高流量下的低冲突；最后提出了网络节点的维护方案，使节点能够通过定期更新邻居信息的方式探测链路是否崩溃。 本文在NS网络模拟平台上对所设计的MAC协议进行了具体实现，并设计了无线传感器网络的仿真试验进行仿真验证，采用AWK程序处理的方法，完成对跟踪文件数据的抽取和对网络的三个主要性能指标(能量，时延，吞吐量)的统计分析。研究结果表明，本文在改进S-MAC基础上设计的协议较之原S-MAC和802.11MAC协议，在能量节省、平均吞吐量、时延及网络维护方面具有一定的性能改善，这对于网络通信协议的进一步研究具有较强的实用价值。 最后，给出了研究工作总结，并提出了进一步工作的展望。