分布式多跳协作网络是一种结构灵活、易架设、高抗毁、低成本的新型网络,被广泛用于物联网、军用通信、抢险等场景。其中,MAC(Media Access Control)层主要负责资源调度和网络维护,保障控制信令和数据的正常传输。目前,对于分布式多跳协作网络MAC层的研究停留在协议架构设计以及机制的理论模型分析上,难以满足工程实践的需要。在实际应用中,从提升网络性能方面考虑,现有MAC层机制仍有许多不足之处。本文对分布式多跳协作网络选举机制和资源调度机制在实际应用中存在的效率和时延问题进行研究,分析了选举机制的流程和端到端业务时延的组成。在此基础上,结合MAC层协议,从提升选举效率和降低时延的角度考虑,给出了选举机制、资源调度机制、寻路机制的优化设计方案,并通过与其它机制对比,分析了优化机制的性能和适用场景。论文的研究内容主要包括以下三个方面:其一,针对选举机制的效率问题,借助模型分析了影响选举机制的关键因素,在此基础上提出基于负载优先级的选举机制,使有业务的节点能够优先完成选举,缩短节点的调度周期。同时,在改进机制中引入了优先级调整参数,保证低优先级节点在一定时间内也能竞争到时隙的发送机会。其二,从协议自身出发,分析业务的端到端时延组成,并对各部分时延进行优化。针对基于协商的资源调度机制调度时延较大的问题,提出自适应调度机制,通过不同的时隙授权方式,降低调度时延。对于网络层路由建立较慢的问题,基于跨层设计的思想,提出MAC层寻路机制,各节点获取本地拓扑表中的拓扑连接关系,根据寻路算法完成对网络中其他节点的寻路过程,缩短寻路时延。其三,针对实际工程应用中可能出现的多种业务模式,设计了组播调度机制,包括层间原语和调度机制设计,在减少资源开销的同时,保持对现有调度机制良好的兼容性。对于以上研究内容,本文通过实验室硬件平台和仿真平台进行了实现与验证。实验结果表明,本文所提出的优化机制可以在一定程度上提升选举效率、降低业务的端到端时延。