无线传感器网络(WSN)是近些年发展起来的一项新技术，它最早应用于军事领域，如今的低成本传感器节点已经可以应用于空间探测、辐射检测、洪灾预警、农田管理、生物群落观测、机动目标跟踪、环境和气象监测、智能交通和智能家居等众多领域。无线传感器网络融合了传感器技术、嵌入式技术和网络通信技术等当今众多热门技术，其发展已被国务院写入了《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》，WSN将逐步进入人们的生活。 无线传感器网络与传统网络通信技术有很多不同之处，传感器节点的能耗问题就是其关键性问题之一。降低传感器节点能耗可在协议栈的各个层次实现，本文主要研究如何优化数据链路层和网络层间的共性，融合MAC和路由层协议算法以降低节点平均能耗。 现有的很多路由算法在设计之初就对能耗问题进行了专门考虑，但这些算法大多只关注TCP/IP协议栈某一层的优化，而忽略了层与层之间的相互作用和联系。在分析了分层设计方法和跨层设计方法协议栈基础上，提出了融合MAC和路由层协议算法以优化协议栈。 在网络仿真开源软件NS2平台上加载了能量模块，并实现了基于定向扩散的融合MAC和路由层协议算法的改进，通过大量仿真实验结果表明，改进后的算法对降低节点平均能耗(即延长网络生存时间)、节点死亡率、分组传输延时和分组收发率等指标有明显的改善作用。 本文的融合MAC和路由层协议改进算法虽然是基于定向扩散算法实现和仿真的，但其设计思想和方法也可用于传感器网络的其他路由算法。