无线传感器网络是计算机科学领域一个新的研究热点,它在诸如地理探测、环境监测、国防军事、精细农业以及运输业、工业、商业等各个领域的广阔应用前景引起了学术界和工业界的高度重视。无线传感器网络的关键技术主要包括MAC协议、路由协议、低功耗技术、数据融合、网络管理、定位和安全等。其中,无线传感器网络的MAC协议直接控制物理层并向网络层提供服务,对传感器网络的性能有极大影响,是保证传感器网络高效通信的关键点和难点之一。本文主要针对无线传感器网络的MAC协议展开了研究。本文通过深入研究Ad hoc网络和传感器网络中各种经典的单信道和多信道MAC协议,总结出了无线传感器网络的信道特征,并针对此特征设计了无线传感器网络的一种多信道MAC协议MCMS(Multi-Channel MAC for Sensor networks)。该协议通过有效地融合动态信道分配机制、信道准预留机制、短帧机制和功率控制机制,在保证一定能量有效性的基础上,达到了降低网络的丢包率、提高网络吞吐量和提升抗干扰性能的目的。本文首先回顾了传感器网络的研究背景、传感器网络的特征、应用领域、当前国内外研究现状和网络体系结构,随后,本文研究了传感器网络MAC协议的面临的问题,并深入分析了一些经典的无线网络MAC协议特点。然后,在继承和改进多种经典协议的基础上,本文设计了针对无线传感器网络的多信道MAC协议MCMS。最后,本文在SCINs实验平台上实现了MCMS协议,并通过大量实测验证了MCMS协议的性能。分析结果和实测结果表明,与传统的单信道协议相比,多信道的MAC协议MCMS可以显著降低网络流量较大时的网络丢包率,提高流量较大时的网络吞吐量,并且能够很好的改善网络抗干扰性能。