无线传感器网络是一种以数据为中心的自组织无线网络。网络中节点密集,并且部署在十分广泛的区域;网络拓扑结构动态变化,具有自组织和自调整的特点。设计节点时,节点的能量效率是考虑的最为关键的因素之一,因此媒体访问控制(MAC)协议在无线传感器网络中显得更加重要。传统的媒体接入控制协议并不适合于无线传感器网络,对MAC层进行研究,改进原有的MAC协议,提出新的媒体访问控制算法就显得极为必要。本论文在重庆市自然科学基金(No.2005BB2198)的资助下,深入研究了无线传感器网络媒体访问控制层协议的关键技术。本文首先从能量消耗、可扩展性、信道利用率等方面出发,论述无线传感网络的媒体访问控制算法中面临的主要问题和造成能量消耗的主要原因。分析、比较了现有的主要无线传感器网络的媒体访问控制协议算法。论文对IEEE 802.15.4标准存在的两个问题:信标冲突及全网节点间的时间同步问题进行了深入的分析研究。通过对网络设备发送数据这一过程进行分析,在实际网络中主要存在传播延迟和处理延迟两个误差,在实际应用中,我们可以设置一个补偿量来消除这些误差。本文借鉴了LMAC协议的时隙管理思想,采用时隙轮询算法来解决信标冲突问题。该算法采用时隙复用的机制,相隔安全距离的节点可以占用同一个时隙而不会引起信号冲突。采用信标轮询这种机制来解决时间同步问题,该机制引入信标专用时段的概念,所有的协调者节点都在信标专用时段发送信标帧,使得整个网络的节点在一个较为统一的时间内苏醒、睡眠。IEEE 802.15.4的MAC协议主要采用CSMA/CA通信机制,CSMA/CA的最小竞争窗口(CWmin)对协议的性能有着重要的影响,适当的CWmin长度能够在提高信道利用率的基础上降低发生碰撞的概率。本文提出了一种状态检测与竞争节点个数的自适应优化机制ABM(Adaptive Backoff Mechanism),该机制能够根据竞争节点个数和负载的变化自动对CWmin进行调整。同时笔者引入了信号流图模型这种新的方法来对ABM进行数学建模,通过仿真分析,结果显示算法的能量效率比传统的CSMA/CA通信机制高出3倍。设计了一种基于ZigBee技术的温室无线传感网络系统。该系统由无线模块、网关、监控中心、数据采集模块、数据提取模块、数据接收及发送模块组成。以Micaz开发套件为硬件平台,用nesC语言在TinyOS环境下开发了无线模块程序,用C语言在Windows平台下开发Windows的客户端。实验表明,论文提出的温室无线系统可以采用成熟的无线传感器网络节点给予实现,同时在实验中采用的节点受空间限制小,能够提供更大的灵活性。