无线传感器网络是由低成本、低功耗、具备感知、数据处理、存储和无线通信能力的微型传感器节点通过自组织方式形成的网络。在无线传感器网络中,传感器节点通常是以电池供电,而且不易进行电池更换,因此,能量节省是无线传感器网络研究中的主要目标之一。MAC协议的作用是确保节点的传输之间不存在干扰,以及在发生冲突后做出一定的补偿。另外,对于无线传感器网络来说,MAC层协议还要考虑降低节点能耗的问题。能耗与延迟较大一直是无线传感器网络存在的问题,现有基于无线传感器网络的MAC协议尚未很好地解决上述问题。本文首先分析无线传感器网络MAC层协议的特点与挑战,然后以几种典型无线MAC协议为例进行了分析,并指出现有协议存在的种种不足。本文对S-MAC进行了改进,并由此设计出DRMAC(Double Random MAC)协议。DRMAC采用S-MAC中的睡眠机制,使节点在没有传输任务的时候进入睡眠以减少空闲侦听所带来的能耗。但是,S-MAC中采用的固定睡眠周期,不但会增加端到端的延时,还会产生额外的控制开销。并且由于需要频繁交互SYNC帧已进行同步,采用S-MAC协议的网络吞吐量收到了很大的影响。不同于S-MAC,DRMAC采用随机的睡眠时间长度,避免了为进行实现同步而产生的控制包的传输。这样不仅节省了控制开销,进一步减小了空闲侦听,同时减少了数据传输的平均延时。本文首先在理论上阐述并推导了DRMAC的能量消耗和延时,证明了采用DRMAC的节点消耗了比采用S-MAC所需的更少的能量,而所需的延时只是S-MAC的一半左右。而后,本文还在NS-2中实现了DRMAC并进行了相应的实验。实验结果进一步证明DRMAC在节能和减少延时方面的优势。