傳感器網絡協議棧
網絡協議結構是網絡的協議分層以及網絡協議的集合，是對網絡及其部件所應完成功能的定義和描述。雖然無線傳感器網絡與傳統網絡相比有很多不同的地方，但是其網絡協議棧都可以劃分成TCP／IP的五層模型，如表1所示。其中，物理層遵照IEEE 802.15.4標準提供簡單但健壯的信號調製和無線收發技術；數據鏈路層又分成兩個子層：邏輯鏈接控制層(LLC)和介質訪問控制層(MAC)，主要負責數據成幀、幀檢測、媒介訪問控制和差錯控制；網絡層主要負責路由生成與路由選擇；傳輸層負責數據流的傳輸控制，是保證通信服務質量的重要部分；應用層包括一系列基於檢測任務的應用層軟件。
TCP／IP的五層模型 功能
應用層 任務調度、數據分發和定位等
傳輸層 傳輸控制 網絡層 路由；網絡互連
數據鏈路層 MAC；邏輯鏈路控制
物理層 超寬帶（Ultra-wide Bandwidth）；擴頻
無線傳感器網絡的特點
作爲一種新型網絡，相比傳統的無線網絡，無線傳感器網絡具有如下特點：
（1）大面積的空間分佈 比如在農業應用方面，可以將無線傳感器網絡部署在田地裏檢測農產品的生長情況，形成大面積的監視網絡。
（2）能源受限制 由於佈置傳感器的區域有些是在無人區或者對人體有傷害的惡劣環境中，幾乎不可能更換電源，而網絡中每個節點的電源是有限的，這要求網絡功耗小，以延長網絡的壽命。
（3）網絡自動配置 無線傳感網是由對等節點構成的網絡，不存在中心控制。無線傳感器網絡是一種具有無中心、自組織、快速展開和移動等特點的對等網絡，管理和組網都非常簡單靈活。
（4）網絡的自動管理和高度協作性 傳感器可以分佈在很廣泛的地理區域，感知的範圍也很大。在無線傳感器網絡中，數據處理由節點自身完成，每個節點僅知道自己鄰近節點的位置和標識，傳感器網絡通過相鄰節點之間的相互協作來進行信號處理和通信，具有很強的協作性。
（5）傳感器網絡的拓撲結構變化快 傳感器網絡自身的特點使得傳感器網絡的拓撲結構變化很快，這對網絡各種算法的有效性提出了挑戰。此外，如果節點具備移動能力，也有可能帶來網絡的拓撲變化，導致網絡拓撲結構十分複雜。
（6）通信能力有限 傳感器網絡的傳感器的通信覆蓋範圍只有幾十到幾百米，通信帶寬窄而且經常變化，而且由於更多地受到地理、地勢、地貌以及天氣等自然環境的影響，傳感器可能會長時間脫離網絡，離線不能正常工作。
無線傳感器網絡MAC協議
無線傳感器網絡是一種具有無中心、自組織、快速展開和移動等特點的對等網絡，WSN沒有中心控制器，所有節點分佈式運行，共同承擔網絡的構造和管理功能，具有很強的容錯性和魯棒性。同時，這些網絡特性也給WSN協議的設計和使用帶來很大的挑戰。MAC協議處於無線傳感器網絡協議的底層，對網絡的性能有直接的影響，是網絡高效通信的關鍵協議。
MAC協議的分類
針對不同的WSN應用，一般可以按照下列幾種方式對MAC協議分類：
第一，分佈式控制還是集中控制。分佈式協議是無中心的，網絡中各個節點地位是平等的；集中式控制協議，是有中心的基於接入點(Access Point)的MAC協議。
第二，單信道還是多信道。這種標準可以將協議有分爲三類：(1)單信道MAC協議，該類協議用於只有一個共享信道的WSN，如ALOHA、CSMA等，所有控制報文和數據報文都在同一信道上收發，容易發生控制報文之間、控制報文與數據報文之間、數據報文之間的衝突；(2)雙信道MAC協議。用於包含兩個共享信道的網絡，一個信道爲只傳遞控制報文的控制信道和一個只傳遞數據報文的數據信道，這樣控制報文就不會與數據報文衝突。並能完全解決隱藏終端和暴露終端的影響，避免數據報文的衝突；(3)多信道MAC協議。如DCA-PC、CSMA與雙信道的區別是各節點具有多個數據信道，相鄰節點可以使用不同數據信道同時進行通信。
第三，固定分配信道方式還是隨機訪問信道方式。固定分配信道方式一般是採用時分複用(TDMA)、頻分複用(FDMA)或者碼分複用(CDMA)等方式，實現節點間無衝突的無線信道的分配；無線信道的隨機競爭方式是指節點在需要發送數據時隨機競爭使用無線信道，它重點考慮減少節點間的干擾和採用有效的退避算法來降低報文碰撞率。
幾種經典無線MAC協議
基於競爭的MAC協議
基於競爭隨機訪問的MAC協議是節點需要發送數據時，通過競爭方式使用無線信道。多數分佈式MAC協議採用載波偵聽或衝突避免機制並採用附加的信令控制消息來處理隱藏和暴露節點問題。IEEE 802.11 MAC協議採用帶衝突避免的載波偵聽多路訪問(CSMA/CA)是典型的基於競爭MAC協議。例如：S-MAC協議、T-MAC協議、ARC-MAC協議、Sift-MAC協議、Wise-MAC協議等。
基於CSMA/CA的MAC協議
CSMA/CA主要應用於無線局域網IEEE 802.11MAC協議在分佈式協調(DCF)工作模式下的一種協議。在DCF工作模式下，節點在偵聽到無線信道忙之後，採用CSMA/CA機制和隨機退避算法，實現無線信道的共享。
基於S-MAC協議
S-MAC(Sensor-MAC)協議是較早的針對WSN的一種MAC協議，他是在IEEE 802.11MAC的基礎上，採用固定週期性的偵聽和睡眠、消息傳遞技術等多種機制來減少了節點能量的消耗。S-MAC協議與IEEE802.11 MAC相比，在節能方面有了很大的改善。但睡眠機制的引入，使得網絡的傳輸延遲增加，吞吐量下降。針對S-MAC協議存在的不足，研究人員對其進行了改進，提出了一種帶有自適應睡眠的S-MAC協議。
基於T-MAC協議
T-MAC(Timeout-MAC)協議與自適應睡眠的S-MAC協議基本思想大體相同。數據傳輸仍然採用RTS/CTS/DATA/ACK的4次握手機制，不同的是在節點活動的時隙內插入了一個TA(Time Active)時隙，若TA時隙之間沒有任何時間發生，則活動結束進入睡眠狀態。TA的取值對於T-MAC協議性能至關重要，其約束條件爲：TA=m(C+R+T)，m>1，其中C爲競爭信道時間，R爲發送RTS分組的時間，T爲RTS分組結束到發出CTS分組開始的時間。