无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)是对信息进行采集、处理并传输的信息监测网络。传统的WSN由于其对信息传输及计算处理能力已无法满足越来越高的应用要求,常常导致网络出现信息冗余、网络能量消耗过快等问题。因此需要对网络进行性能优化,以此加快网络处理信息的速度,提高网络有效吞吐量。而跨层优化技术正是利用整合协议栈,将协议栈相对独立的层看成一个整体,实现网络信息共享,加快信息处理速度、避免网络拥塞,延长网络生命周期等,是提高WSN性能的核心技术之一。由于WSN中MAC(Media Access Control)层与网络层主要完成冲突检测、信道资源分配、选择路径以及信息传输等功能,能量消耗较大,因此本文从MAC层和网络层入手,着重研究适合这两层的跨层优化技术,设计一种基于功率控制的跨层优化算法(Power Channel Stable Clustering,PCSC),达到避免网络拥塞、节省网络能量的目的。主要成果如下:首先,由于传统的WSN分层结构中MAC层和网络层相对独立,不能实现资源共享,易造成吞吐量低、计算冗余消耗过多能量等问题。本文设计一种采用管道连接MAC层与网络层的协议栈模型,建立一个直接信息通道,保证信息快速准确并节省能量,并在此基础上设计结合MAC层功率机制与网络层路由算法的PCSC算法。在网络连通以及传输时,可以选择最合适的节点功率以提高网络性能。其次,针对信道利用率低造成信息冲突或延迟等问题,对时间要求高的网络一般不采用如单信道传输等低利用率的信道策略,因此本文针对节点传输设计了双信道策略,即存在数据信道以及控制信道,两种信息同时传输也不会造成冲突和干扰。最后,利用MATLAB仿真工具对本文提出的PCSC算法进行仿真测试,测试结果表明,与其他分簇算法相比较,PCSC算法能够提高网络有效吞吐量,节省网络能量延长网络生命周期。