随着微传感技术、射频技术、无线通信技术日新月异的发展，信息产业进入了物联网、无线传感器网络为代表的第三次浪潮，人类社会将进入人与人、人与物、物与物沟通的新时代，“感知中国”、“智慧地球”的设想将会成为现实。无线传感器网络由传感器节点组成，而传感器节点携带的能量有限，睡眠调度节能机制能显著减少空闲侦听和降低能耗，延长网络的生命周期。因此，研究基于睡眠调度节能机制的高效数据传输协议成为无线传感器网络的研究重点之一。　　本文将睡眠调度节能机制对无线传感器网络数据传输带来的影响和挑战作为出发点，分析睡眠调度节能机制对数据聚集、多跳广播和端到端通信三种基本数据传输模式的影响，解决面向动态传送协作树的数据聚集时碰撞和干扰问题、面向周期性同步睡眠调度模式下的多跳广播问题、面向低功耗监听的异步睡眠调度模式下的多跳广播问题和面向异步睡眠调度模式下端到端时延控制问题，旨在为睡眠调度无线传感器网络的应用提供能效性的数据传输协议。本文的主要工作和贡献包括:　　(1)针对动态传送协作树的移动目标跟踪应用场景，分析了感知事件或目标的传送协作树中节点在数据聚集时由于争用无线共享信道引起的碰撞和干扰问题，提出了面向动态传送协作树的动态时隙分配协议（简称D-TDMA）。该协议的核心部分包括了基于传送协作树的自底向上的数据聚集模式的节点Slot分配算法、随着事件或目标移动的节点管理策略和支持事件或目标移动的Slot调整算法。为了体现D-TDMA协议的性能优势，采用了单次数据聚集的模型，对能耗和时延性能进行了理论分析与比较，并通过仿真实验进行验证。D-TDMA协议能够解决了在移动目标定位和跟踪的数据汇聚过程中的碰撞和干扰问题，保证数据传输的能效性和公平性。　　(2)针对同步睡眠调度支持下的多跳广播的代价高、算法复杂和难以应用于大规模无线传感器网络的问题，采用了一种动态睡眠调度调整的策略，使广播转发节点和接收节点之间保持一种准同步的关系，提出了基于分布式准同步机制的可靠广播协议（简称DQSB）。该协议考虑了广播和数据聚集的关联性，在减少广播次数、保证广播时延和可靠性性能的同时，为网络中的广播接收节点找到了一条无需睡眠等待时延的反向数据收集的传输路径，用于向广播源节点的数据聚集。与现有工作不同的是，DQSB协议既没有假设同步睡眠调度或节点睡眠调度感知，也没有依靠邻居交换协议获取节点睡眠调度。另外，本文对DQSB协议的假设条件进行了分析，讨论了如何获取合适的参数值来保证DQSB的假设条件。　　(3)分析了面向低功耗监听的异步睡眠调度节能机制的无线传感器网络多跳广播问题，针对现有工作采用的单播实现广播的转发机制的广播代价较高、碰撞和干扰的概率大，引入了广播的延迟广播转发策略，提出了时延受限和能量均衡的多跳广播协议（简称DCEB）。该协议考虑了基于能量均衡广播主干的构建和维护，摆脱了异步睡眠调度下利用单播实现广播的转发模式，给出了基于时延需求的广播转发判断条件，包括无时延限制和时延受限报文的广播两种情况。DCEB协议能够在保证广播可靠覆盖率的同时，减少广播的代价，满足广播时延性能需求。　　(4)面向低功耗监听的异步睡眠调度网络环境，时延敏感的应用不能忽略睡眠造成的时延。本文分析了端到端时延控制的问题，提出了基于跨层设计的自适应占空比控制协议（简称CLA-DC）。该协议将端到端的时延需求问题分解为数据传输路由路径中单跳时延需求集合的子问题，并基于单跳通信模型，分析了从应用层、网络层、链接层和MAC层提取的信息来分析沿着多跳传输路径的单跳时延，得到了影响时延控制的主要因素，提出了基于跨层设计思想的动态自适应睡眠时间间隔调整算法。CLA-DC协议能够适用于报文时延需求动态变化的网络环境，既能充分利用睡眠调度的节能机制，又能满足端到端时延需求。