微机电系统（MEMS,Micro-Electro-Mechanism System）、片上系统(SOC,System on Chip)和无线通信技术的进步孕育了无线传感器网络(WSN,Wireless Sensor Network)。这种网络系统可被广泛应用于国防军事、环境监测、医疗卫生、交通管理、目标跟踪、火灾预警等领域。WSN作为一个全新的研究领域，向科技工作者提供了大量的挑战性研究课题，MAC（medium access control）层协议便是其中的一个技术难点，也是关键点之一。 本文针对无线传感器网络的MAC层协议进行研究与探索，提出一种基于生成树的MAC协议，ST-MAC(a MAC protocol based on a spanning tree for wireless sensor networks)采用TDMA(time division multiple access)接入方式，其固有的低工作周期提高了网络性能。采用网络仿真工具NS2对ST-MAC进行了仿真，性能分析和实验结果表明，不仅减少了能量消耗，而且降低了时延。课题还研究了时间同步问题，时间同步是无线传感器网络的一种核心支撑技术，为了提高同步精度，提出了一种基于分簇的无线传感器网络时间同步算法。 本文的主要研究工作和成果概括如下: 1）对无线传感器网络技术进行了概述，对无线传感器网络技术的研究现状和发展趋势进行了归纳和总结，指出了本文拟解决的关键问题。 2）针对无线传感器网络的MAC协议进行研究，指出了传感器网络MAC协议所面临的问题和挑战，将现有的MAC协议进行了分类，并研究了几种典型的传感器网络MAC协议。 3）针对无线传感器网络的时间同步问题进行研究，研究了几种典型的无线传感器网络时间同步算法，在研究的基础上提出了基于分簇的时间同步算法，并对该时间同步算法做了分析和仿真。 4）结合前面对无线传感器网络MAC协议的研究，提出了基于生成树的无线传感器网络MAC协议，在NS2平台中对其能量消耗和时延指标进行了仿真，并对结果进行了详细的分析和讨论。