无线传感网(WSNs)近年来得到了长足的发展,但传统的WSNs中存在一个严重问题,即能量受限。传感器节点体积较小,通常只能配备能量有限的微型电池,使得整个网络的生存时间有限。因此,在过去的十多年中,为了尽可能地减少能耗,提出了很多种方法和协议。但与此同时,网络的性能也总是为了延长生存时间而被折中,导致WSNs不能提供更好的服务。此外,用于传感器中的一次性电池还可能污染环境。近年来提出了将能量收集(EH)技术用于传感器网络的解决方案,即能量收集无线传感器网络(EH-WSNs),可以解决上面提到的所有问题:首先,通过能量收集技术,有望解决能量受限问题,由此放宽了对能量消耗最小化的要求;其次,没有必要再因一味延长生存时间而忽视其他服务质量要求,改善了网络性能;最后,EH-WSNs中的可充电电池和超级电容比一次性电池更环保。而介质访问控制(MAC)协议设计对于WSNs至关重要,在很大程度上决定了网络性能。出于下述两点原因,传统WSNs中的MAC协议不再适用于EH-WSNs,一是在EH-WSNs中MAC协议的目标是利用可用能量来提高网络的性能,而不再是最小化能耗,二是在利用射频(RF)进行能量收集的过程中,信息和能量的传输相互竞争又相互依存。在这种背景下,本文展开了对EH-WSNs的MAC协议的研究,内容主要包括三部分:(1)回顾了经典的MAC协议,之后对国内外EH-WSNs的MAC协议设计方案进行综述,包括这些协议涉及的场景、采用的技术以及方案的优缺点;(2)当能量源是自然环境中的能量时,根据现有研究中的不足,提出改进的EH-ALOHA协议。该场景中,能量的到达过程不受人力控制且很难预估,并且协议设计目标不再是最小化能耗,而是尽可能利用收集的能量来提高网络的性能。本文根据网络的这些特性,利用贝叶斯公式对ALOHA协议的争用概率进行了改进,并通过仿真结果说明此方法确实有效提高了网络的吞吐量和公平性,减小了时延。(3)当能量源是RF时,能量和数据共用频率、时间等资源,数据的传输又需要能量,射频能量在空间还会发生干涉。综合考虑这些实际因素,本文在CSMA/CA协议中加入了射频能量初相调整、基于活跃度的充电时长、基于能量等级的数据传输优先级等多种策略,设计了适用于该场景的RF-CSMA/CA协议。