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无线传感器网络（Wireless Sensor Networks, WSN）是一种多跳自组织无线网络系统，而能量有限性是WSN一个重要特征。媒体介入控制层（Media Access Control, MAC）直接控制节点如何接入信道，对WSN的上层协议和网络性能具有决定性影响，所以研究能量高效MAC协议对WSN具有较积极的意义。本文针对竞争类MAC协议存在的共性问题，分别对基于竞争的同步 MAC协议和基于竞争的异步MAC协议进行相关分析及研究。 针对基于竞争的同步MAC协议数据碰撞严重的问题，提出两种低碰撞的MAC协议：SA-MAC（Self-adaption Advertisement MAC）和SQ-MAC（Self-adaption QoS-aware MAC）。SA-MAC利用广播消息使相关节点在预约时隙唤醒进行工作，而与该时隙无关的节点进入睡眠。此外，该协议根据数据队列的实时情况设计了竞争窗口自适应机制和数据突发机制。 SQ-MAC通过交换控制帧为节点提供理论上无碰撞的预约时隙，缓解了SA-MAC无确认广播消息引起的发送节点竞争、接收节点失效等问题。该协议在实现网络低碰撞的基础上增加了服务感知功能，即在时隙预约过程中为高优先级业务提供更多的时隙；根据网络环境的变化为不同业务类型提供不同的自适应竞争窗口；采用虚拟多队列机制，设计一种相对公平的数据包调度机制。 同步类MAC协议具有良好的传输性能，但对一些能耗要求高的网络应用而言，低功耗的异步类 MAC更符合要求。为此本文针对基于竞争的异步MAC协议信道有效利用率低的问题，提出一种高信道利用率的MAC协议：H-MAC（High Utilization MAC）。H-MAC在低功耗侦听技术的基础上结合随机退避机制允许所有已唤醒的发送节点进行信道竞争。节点利用 ID编号实现随机唤醒，并对接收节点的唤醒时刻进行预测。 本文从理论上分析了所提出 MAC协议的时延和能耗性能指标，并利用网络仿真软件 NS2进一步验证协议的性能。理论分析和仿真结果表明：SA-MAC和SQ-MAC降低了网络碰撞的概率。与 S-MAC、ADV-MAC相比，SA-MAC在提高递送率的同时，降低了能耗和时延。与S-MAC、DQ-MAC相比，SQ-MAC提高了网络性能，并使高优先级业务比与低优先级业务占用更多的网络资源，从而实现服务感知功能。H-MAC实现了 WSN的低功耗传输，并显著提高了信道的有效利用率。与 B-MAC、X-MAC、PB-MAC和 X-MAC/CA相比，该协议的递送率、时延、能耗等性能指标明显得到了优化。