无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSNs)是由部署在监测区域内大量的微型传感器节点通过无线通信的方式形成的一个多跳的自组织网络系统,其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域内被监测对象的信息,并发送给终端用户。与传统无线网络不同,无线传感器网络最主要的特点是能够在有限资源条件下,实现最长的生存时间。因此,制约无线传感器网络的一个主要因素是功耗。媒体访问控制(Medium Access Control,MAC)协议决定了如何在传感器节点之间分配有限的无线通信资源,直接影响着无线传感器网络的性能。而现有的MAC协议并不能很好地应用于无线传感器网络中。提出一个好的MAC协议使其能在能量有效性和网络性能之间进行折中是目前研究的重点。本文首先针对BMA(Bit-map-assisted)协议存在空闲侦听且能耗较大,其改进协议E-BMA(Energy-efficient Bit-map-assisted)数据传输时延高的问题,提出了一种在能够保持高能效同时大幅降低网络传输的时延的MAC协议——LLBMA(Low-latency Bit-map-assisted)协议。该协议的特点在于将节点预约数据时隙的过程分为可搭载预约和不可搭载预约两种方式,折中时延与能效的关系,在有连续数据包需要发送时,节点通过搭载预约数据时隙来减少空闲侦听,反之则通过竞争周期向簇头发送控制信息来进行预约,减少数据传输的时延。其次,为了进一步减少空闲侦听,本文又提出一种基于TDMA(Time Division Multiple Access)的MAC协议——SR-BMA(Scalable and Reservable Bitmap-assisted)协议。与传统协议相比,该协议将数据时隙设置为很小的尺寸,数据时隙的数目超过节点数,簇头根据节点发送的数据请求信息,分配相应数目的数据时隙,极大地提高了数据时隙的利用率;对背包算法进行优化,很好地避免了等待时间过长造成时延较大的情况,能够保证公平性;簇头为没有成功分配到数据时隙的节点提前预约下一帧的数据时隙,又可以在一定程度上减少控制开销。接着,本文通过MATLAB仿真软件,从节点平均能耗及最大传输时延两方面进行仿真分析,结果显示:与TDMA、BMA、E-BMA协议进行对比,LLBMA协议只需牺牲小部分能量,就能有效地降低数据传输的时延,能够保持低时延高能效的特性;相较于BEST-MAC(Bitmap-Assisted Efficient and Scalable TDMA-Based MAC)协议,SR-BMA协议减少了控制开销,因而减少了能耗,采用了背包算法及其优化算法,大幅度降低了最大传输时延。最后,本文将所提出的两个协议进行对比,结果显示,LL-BMA协议更适合于网络拓扑结构较为稳定的情况,而SR-BMA协议可扩展性更好,可以适用于网络拓扑结构动态变化的情况。