无线传感器网络（WirelessSensorNetworks,WSNs）是人们感知世界获取多元信息的重要方法，已经被广泛应用到各种场景中，成为信息科学领域探索钻研的热点。但是，由于节点能量有限使得网络生命周期受到节点电池寿命的约束，所以与其它无线网络相比节能问题至关重要。数据链路层中的媒体接入控制（MediumAccessControl,MAC）协议可以解决多个节点如何利用共享信道进行通信的问题，其设计对整个网络的生存时间有重要的决定作用，也影响网络的整体性能。作为随机MAC的典型代表，载波监听多点接入（CarrierSenseMultipleAccess,CSMA）机制不需要复杂的时间同步和控制调度算法，可更好地适应节点数量和网络拓扑的变化，而且其“发前先听”的特点进一步降低了冲突，所以设计基于CSMA的MAC协议比时分复用等固定接入的MAC协议有更多优势。基于此背景，本文具体研究内容如下：
　　（1）从两个方面对CSMA机制及其变形应用做了综述，一是在不同的网络中的应用，列举了有线网络、无线网络中典型CSMA类的MAC协议，并介绍了基于CSMA的跨层、混合以及多信道MAC协议，二是讲述改进CSMA机制可用来解决网络中存在的特定问题，例如隐藏终端、暴露终端、能量空洞问题等。
　　（2）设计了基于CSMA的可根据网络负载自动调节占空比的MAC协议—QL-MAC，该协议采用异步唤醒的方式，将物理载波监听和虚拟载波监听结合减少串听，发方节点可以根据自身缓冲区队列长度自适应调整节点的占空比，当网络负载较低时降低节点占空比来减少能量消耗，当网络负载较高时增加节点的占空比缩短端到端时延。在OMNeT++上实现了QL-MAC协议，并与WSNs中典型的MAC协议做比较，展现了良好的时延和能量有效性。
　　（3）WSNs中汇聚节点周围的节点需要承担更多的转发任务，造成比外环节点更快的能量消耗，引发能量空洞问题。所以在一定程度上，网络的生命周期取决于汇聚和靠近汇聚节点之间通信的能量消耗。因此本文在多汇聚无线传感器网络中为sink周围的节点设计专门的传输协议—MSDC-MAC，该协议采用双信道模型，在控制信道利用CSMA控制节点接入，在数据信道根据控制信道的结果对下一时隙节点的传输进行合理调度。通过仿真实验与典型的仅使用CSMA/CA协议的网络做了比较，表明MSDC-MAC可以缓解能量空洞问题，延长网络生命周期。