无线传感器网络综合了传感器、嵌入式计算、现代网络及无线通信、分布式信息处理等技术,能够通过各类集成化的微型传感器相互协作,实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息,通过嵌入式系统对信息进行处理,并通过随机自组织无线通信网络以多跳中继方式将所感知信息传送到用户终端,从而真正实现“无处不在的计算”,可以广泛应用于军事、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。因此,无线传感器网络有很大的研究意义。无线传感器网络是由大量无线传感节点组成的智能系统,无线传感节点是一个完整的嵌入式系统,一般包括传感模块、处理模块、通信模块及能量模块。其中,传感模块主要完成数据采集,由具有感知功能的传感器组成。在一些领域,光纤光栅传感器成为最优的选择。本文结合FBG(Fiber Bragg Grating)传感器和无线传感器的优点,设计一种新型的无线传感节点。MAC(Medium Access Control)协议控制着通信信道的分配,对网络的性能有较大的影响。当前而言,S-MAC(Sensor MAC)是MAC层的研究热点,该协议引入周期性侦听/睡眠机制来节省能量,然而该协议只是一个思想框架,对节点的侦听时间等重要因素缺乏深入的思考和讨论。针对此问题,本文在基于监测区域的实际业务流量模型的分析上,提出了一种以节省能量为目标的S-MAC协议的侦听时间的计算方法。本文主要工作包括:1.分析了FBG传感器的传感原理,讨论了波长解调原理、方法,给出了实际探测系统的架构;2.分析了FBG传感器的优缺点及应用场景,讨论了无线传感器节点的结构,设计了一种新型的光纤光栅无线传感节点,并以此构建了一个新型的传感网络;3.分析了无线传感器网络MAC层的研究现状,重点研究了S-MAC的协议机制,建立了能量浪费、时延及能量节省效率的数学模型;基于上述模型,从监测区域业务流量模型出发,以节省能量为目标提出了S-MAC协议侦听时间的计算方法;4.用NS2(Network Simulator version 2)对采用新型传感节点的无线网络进行了仿真分析,比较了采用IEEE802.11,S-MAC协议的网络在能耗、时延及吞吐量等方面的性能;5.为体现优化后的S-MAC协议的先进性,用数值计算方法分析比较了优化前后能量浪费、时延、能量节省效率等性能;同时,用NS2建立网络仿真场景,仿真分析了优化前后的协议在能耗、时延及吞吐量等方面的网络性能。在最后部分,总结了全文,展望了未来的研究方向。