无线传感器网络综合了传感器、无线通信网络、分布式信息处理等技术，可以广泛地应用于军事、环境科学、交通监控、智能建筑等领域，具有很大的科学意义和应用价值，是当今世界科技研究热点之一。目前，无线传感器网络许多研究内容和应用领域仍处于发展和探索阶段。　　 MAC协议控制着通信信道的分配，处于网络协议的底层，对网络的性能有较大的影响，是无线传感器网络的研究重点之一。无线传感器网络与行业应用高度相关，对不同的应用环境，需根据信道分配方式、数据通信类型、性能需求、应用范围及环境条件等，设计不同特点的MAC协议。　　 农田监测无线传感器网络具有大规模、远距离、低成本、低密度、拓扑稳定等特点，这些特征对MAC协议提出了严格和特别的要求。传统的基于时分复用协议，不能直接适用于大规模农田水分监测传感器网络部署需求。本文在分析无线传感器网络特点以及现有MAC协议的基础上，以尽可能降低能耗、延长网络生命周期为主要目标，设计一种适用于农田监测环境部署的基于路径唤醒的时分复用MAC协议(path-wakeup based TDMA，简称PW-TDMA协议)，包括时序结构、数据包格式、调度机制等设计，并对协议进行能耗和时延分析。对于大范围、长距离的多跳网络，全网同步和时隙调度也是非常困难且重要的问题，本协议采用了相应的算法来解决这些问题。　　 本文通过理论分析和仿真实验说明：PW-TDMA协议在低密度、低通信量和网络拓扑稳定的环境下，与802.11协议和SMAC协议相比，PW-TDMA协议能有效地降低能耗、延长网络生命周期。当PW-TDMA休眠周期设为60s时，其每小时平均能耗为802.11协议的3.27％，为SMAC协议的6.55%；其生命周期为802.11协议的15.3倍，为SMAC协议的7.6倍。