作为计算机和互联网研究领域的前沿技术之一,无线传感器网络技术已经逐渐深入到人类科技发展和社会生活的各个领域,并极有可能发展成为一个新兴的高科技市场。而节点调度和路由技术则是无线传感器网络研究的重要一环,通常决定着网络的通信效率和能耗效率等重要评价指标。为此,本论文分别针对无线多跳异质网络、无线带状网络和低数据量无线网络,提出和设计了面向节点差异化管理的DCAS算法、面向无线带状传感网的拓扑控制算法及其唤醒机制、基于信标帧同步和通信异步的MAC层节点调度方法及数据预测与重传机制。1)针对多跳异质的无线Mesh网络中各个节点对通信数据量、通信时延、通信能耗的差异化管理的需求,提出一种多跳异质网络下的节点调度算法,根据节点的位置信息、数据量和汇报频率等要求,为节点动态分配工作周期,在保证节点在满足自身通信需求的前提下,降低节点在信道侦听、收发管理帧等方面的能耗,同时支持网络中节点的动态路由选择机制,以期优化节点的在收发数据和管理帧上的能耗配比,同时延长网络的生存周期。2)针对无线带状网络中节点的分簇和簇头选择难以达到负载均衡和时延稳定等问题,提出一种拓扑控制算法及其唤醒机制,该机制以优化网络整体寿命、总数据速率和系统时延为目标,解决带状网络中常出现的连通性问题,通过设计分簇即簇头选举算法以达到负载均衡,提高系统的传输速率、降低消息的平均传输时延。所提出算法在拓扑结构上基于固定分簇,采用循环迁移调度和负载均衡机制,MAC层在保证低通信延时的前提下,改善侦听/睡眠比,减少空闲侦听、冲突重传发生概率,再通过控制簇内平均通信距离和簇头间距方差而进一步降低通信能耗,延长网络寿命,保证网络后期检测范围完整性。3)针对现有的基于同步机制的无线传感器网络协议应用于智能抄表场景时,会产生网络管理能耗较大等问题,设计一种自适应MAC层节点调度机制,采用信标同步与通信异步相结合的模式以降低网络管理能耗。仿真表明,新的MAC机制能够在保证通信时延的基础上延长网络寿命。