无线传感器网络(Wireless Sensor Network, WSN)集成了无线通信、传感器、嵌入式计算、网络等技术,是一种典型的无基础设施的通信网络。WSN是由部署在检测区域内的大量的廉价微型传感器节点组成,通过无线通信方式形成的一个多跳自组织的网络系统。它将逻辑上的信息世界与客观上的物理世界融合在一起,改变了人类与自然界的交互方式,因此有着广阔的应用前景。本文首先介绍了课题背景、无线传感器网络的研究现状及其研究的意义。其次概述了无线传感网络的体系结构、通信协议栈和应用前景。然后本文列举了几种经典的MAC协议,并对它们进行了比较和分析。介质访问控制(MAC)协议决定了无线信道使用的方式,管理着传感器节点之间有限通信资源的分配,并且已成为无线传感器网络研究中的热点。在这样的背景下,本文主要进行了以下几个方面的研究：(1)本文研究和讨论了三类典型的MAC协议,即竞争型、分配型以及混合型MAC协议,并分析了无线传感器网络MAC层现在面临的主要技术挑战。(2)详细论述了S-MAC协议的工作机制,总结了S-MAC协议的性能和设计原理。S-MAC协议虽然有诸多优点,但由于它采用固定占空比机制,并不能很好的适应网络的动态变化需求,这是S-MAC协议的不足之处。(3)本文对于S-MAC的固定占空比机制进行了改进,提出了适应于网络流量的动态占空比和最佳占空比方案,并利用网络模拟器(NS2)对S-MAC协议和NEW-SMAC协议以及OD-SMAC协议进行仿真和分析。通过实验结果可以看出,NEW-SMAC协议在网络延时、分组投递率和吞吐量等性能方面都有一定的改善。而OD-SMAC协议在网络综合性能方面优于S-MAC协议。