无线传感器网络是继英特网之后的又一个技术热点，它的技术发展，得到了全世界学术界和工业界的普遍关注。它正深刻的影响着21世纪人类生活的方方面面，包括军事监测、环境监控、医疗护理、智能空间技术以及很多的商业领域。 本文在介绍无线传感器网络的基础上，着重研究了它的MAC协议与路由协议，以及分析了无线传感器网络的特点对协议设计的影响，并针对通信能耗这个影响WSN协议性能最主要的因素作了深入的研究。 论文详细介绍了无线传感器网络的概念、体系结构、协议栈和无线传感器网络的主要特点和技术难点。介绍了MAC层的主要协议，并分析它们各自的优缺点。着重分析了有代表性的S-MAC协议的设计思路。在节点密集型网络中，利用节点数据的空间相关性减少传输节点的MAC协议获得了广泛的关注。在详细分析了代表性的CC-MAC协议后，根据它的特点与存在的问题，提出了改进型的ACC-MAC协议，并对它的性能做了实验仿真。ACC-MAC进一步加强了算法的理论依据，简化了协议的实施，同时也提高了网络的各项性能。论文还详细介绍了无线传感器网络的路由协议，分析了它们各自的优缺点。对基于簇的路由协议进行了深入研究，针对HeeD协议，修改了成簇算法与簇间路由算法，提出了改进型的A-HeeD协议，并对它的性能做了实验仿真。A-HeeD增强了算法的健壮性，通过反应式的广播各节点的通信代价，而不是周期性的在每轮初始化阶段广播，从而大火降低了节点间广播通信代价的次数，节省了网络的整体能耗，提高了网络的生命周期。 本论文的主要贡献包括： 针对单事件监测应用，提出CC-MAC模型/协议存在的问题，并提出基于同心环的相关区域模型，继而提山一种基于空间相关性的MAC协议ACC-MAC。它可以有效的保证高质量监测数据的传送，并同时抑制低质量监测数据的发送，在过滤冗余数据的同时，保证了sink端的恢复火真满足应用要求。由于参加竞争媒体的节点数显著减少，ACC-MAC在节点能耗、媒体接入延时和丢包率上有明显的优势。 针对主动式的周期性数据采集应用，对于节点密度满足一定条件的网络部署，提出一种高效的基于簇的路由协议A-HeeD。它保证了簇头均匀的分布在监测区域，且簇头的选择会兼顾白身剩余能量、邻节点的信号强度，并且比HeeD有更强的健壮性。同时，A-HeeD提供了一种低开销的簇间路由方案，即以二倍簇半径为簇间传输半径，将所有簇头连成一棵以离sink最近簇头为根的路由生成树。A-HeeD协议对于sink离监测区域较远的情况，网络生存周期明显增大。