无线传感器网络(Wireless Sensor Network，WSN)是由大量廉价的微小传感器节点组成的,以多跳的方式进行通信的分布式自组织网络。这些传感器节点能够协作的实时监测、感知和采集各种环境或被监测对象的信息,对其进行处理并传送到终端用户。WSN是一种新兴的无线网络,具有广阔的应用前景,引起了各界的高度重视。因为无线传感器网络的各个节点是由电池供电,由于环境原因和节点数目庞大,电池的更换是很困难的,所以尽量节省各个节点的能量是无线传感器网络的主要设计目标。　　在无线传感器网络中,各个节点共享一个单一信道,由于信道资源有限,需要一种协议来协调各节点对信道的访问,这种协议即是介质访问控制(Medium Access Control,MAC)协议。MAC协议对无线信道的使用起着决定性的作用,可以为各个传感器节点分配有限的信道资源,协调各节点的数据在同一信道中的传送,避免冲突。由于无线传感器网络的节点资源有限和网络拓扑动态变换的特点,对MAC协议的设计提出了更高的要求,既要保证系统性能,又要尽量的节省能量。　　MAC协议可以按照不同的标准进行分类,本文的研究主要基于竞争型的MAC协议。很多现有的基于竞争的MAC协议都是以牺牲吞吐量、延迟等网络性能来换得能量节省的,但是这样做不利于网络的动态扩展和生命周期的延长。　　本文的主要内容:对无线传感器网络进行了总体介绍,包括无线传感器网络概念、体系结构、主要特征和应用领域;详细介绍了MAC协议概念、分类、耗能原因和工作机理;具体分析了S-MAC(Sensor-Medium Access Control,S-MAC)协议工作机制、总结其局限性和改进协议,在S-MAC协议、T-MAC(Timeout-Medium Access Control,T-MAC)协议基础上提出了节能型的MAC协议——ES-MAC(Energy effect-Medium Access Control,ES-MAC)协议。　　在传统的S-MAC协议中,采用的是固定的侦听睡眠周期。ES-MAC协议借鉴了T-MAC协议的思想,采用动态的侦听睡眠周期,节省能量。另外,在S-MAC协议和T-MAC协议中,采用的退避算法都是二进制指数退避(binary exponential backoff，BEB)算法,这种算法带来了捕获效应。因此,在S-MAC协议、T-MAC协议的基础上,本文的ES-MAC协议结合MILD(Multiplicative Increase Linear Decrease)和MIMLD(Multiplicative Increase Multiplicative Decrease and Linear Decrease.)两种退避方法,对协议的退避算法进行了改进。如果某节点传输数据成功,根据MILD的方法,退避计数器按线性减小,如果发生冲突,则根据MIMLD的方法,乘性增加退避窗口。这样可以保证在新的竞争中,所有节点接入信道的机会均等,并且能够更好的节省能量。通过OPNET建模仿真,结果表明:ES-MAC协议不仅仅在网络性能方面比S-MAC协议、T-MAC协议有所提高,在节能方面也优于这二者。