无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)是一种全新的信息获取和处理技术。它综合了传感器技术、嵌入式技术、无线通信技术以及分布式信息处理技术。一般来说,WSN由大量传感器节点组成,节点由电池提供能量。由于节点经常被布置在一些不易到达的地方而且数目庞大,故不易更换电池。因此,在实际应用中,WSN设计最关注的热点是如何实现能量的高效利用从而延长网络寿命。此外,由于在WSN中,节点通常是密集部署的,这将会造成数据包碰撞的概率增大,误码率增加,使节点间通信效率降低,从而影响网络的吞吐量和连通性,因此高效优化的功率控制机制对保证网络覆盖、降低节点功耗、优化网络性能具有重要意义。　　 本文首先分析了WSN节能的研究背景以及国内外的研究现状;然后从WSN的节点结构、体系结构、通信协议层的能量管理等方面研究了网络的能量优化问题,建立了传感节点的通信功耗模型,并针对各个模块进行了专门的功耗优化和功耗管理。在此基础上,采用中科院开发的GAINS(Global Actable Intelligent Networks,GAINS)软件和无线收发模块JN5121搭建一个WSN,并实现GAINS节点的休眠状态低功耗。接着针对WSN中的功率控制机制,归纳总结了其各层的设计原则,介绍了当前典型功率控制算法,并比较分析了目前基于功率控制的MAC(Media Access Control,MAC)协议的特点和性能差异,并对GAINS节点进行功率控制,使节点在一定距离内使用最优功率来传输数据,从而实现节能的目的。　　 论文提出了一种基于SMAC(Sensor MAC,SMAC)的低功耗协议DCSMAC(DutyCycle adapted based on SMAC,DCSMAC)。该协议对于不同节点,可以分配不同的占空比,使每个节点的周期监听时间及睡眠时间的比例可以根据负载流量进行设置。该协议对原有的SMAC进行两点改进:1)改善了SMAC固定占空比不能适应负载变化以及延迟过大的不足,节点可以根据其负载的流量来最优化自身的监听时间占空比。2)在一次传输完成之后,节点将会检查自己是否处于睡眠调度期间,是则切换到睡眠状态。通过这两种机制来达到降低网络能耗的目的。　　 最后,本文使用NS(Network Simulator,NS)对DCSMAC协议进行仿真,并将仿真结果与SMAC协议进行比较。结果证明使用非固定占空比的DCSMAC协议使网络的系统能耗得到了优化和降低。如果使用睡眠可选择机制,则可以进一步降低网络能耗。