如何在网络能耗和传输延时性能之间提供针对网络任务特性和需求的动态平衡,是无线传感器网络监测类应用研究的重要课题之一。本文深入研究适用于大规模无线传感器网络监测类应用的信道利用优化算法,提供突发事件快速上报的多跳低时延支持,提供有效避免无线通信中隐终端与显终端问题的多信道分布式握手机制,并进行协议与算法的组件化设计研究。主要工作包括:　　 首先,针对监测类应用在突发事件发生时需要保障数据上报的及时性,提出一种支持层级拓扑的组合超帧调度策略,研究组合超帧中各级设备交互时段的无冲突分配机制,改进通信资源预约应答机制,减少预约等待时间,并兼容IEEE802.15.4标准。理论分析和仿真结果均表明,此调度策略能较好的利用信道资源,在不增加网络能耗的同时,降低多跳转发时延,并且性能改善随转发跳数的增加,更为显著。　　 其次,基于前文提出的调度超帧,充分挖掘多信道并行通信带来的降低网络干扰、增加网络吞吐量的优势,通过扩展多信道调度,细分信道/时隙资源的使用情况,提出一种避免隐终端问题的分布式资源预约握手机制;设计避免显终端问题的多信道分配算法,并考虑实际应用系统中的邻信道干扰问题,进一步改进多信道资源分配策略。理论分析和仿真结果均表明,提出的多信道调度算法可有效提高网络吞吐量,降低突发事件传输任务中的网络延时。　　 针对应用需求多样性带来的研发成果复用性低等问题,基于“共性平台+应用子集”的设计框架,对无线传感器网络MAC协议进行组件化设计,通过分析各种无线传感器网络MAC协议的共性和特性,研究MAC协议组件化架构、通用组件与特性组件的划分、组件之间的调度机制等内容。基于此架构的MAC协议组件化设计具有较高的可复用比例、实用转化效率和支持其它应用的良好扩展性。　　 本文研究成果,已被IEEE802.15.4标准工作组接受并纳入即将发布的新标准,且在国家重大专项“面向智能电网的安全监控、输电效率、计量及用户交互的传感器网络研发与应用验证”项目中得到有效验证。