无线自组织网络具有无中心、易部署、分布式和抗干扰的优点,使其在军事和民用方面得到广泛应用。对于使用电池供电的移动无线自组织网络终端,不仅电池容量受限,而且MAC协议的分布式特性也会导致功耗的巨大差异。因此,如何设计低功耗的MAC协议,最大化网络生存时间面临着巨大挑战。本文在TDMA无线自组织网络下进行研究分析,在保证网络吞吐量、时延和丢包率的基础上,研究并设计了低功耗的MAC协议LPC-TDMA。本文首先分析了 TDMA无线自组织网络功耗来源,传统的TDMA协议的时隙通过预先分配方式获取,使邻节点出现频繁的空闲侦听问题,LPC-TDMA协议使用低冲突时隙预约释放机制,在保证低冲突干扰的前提下,减少了邻节点空闲侦听的概率。在TDMA无线自组织网络中,存在多节点同时侦听的情况,使接收节点频繁出现串音干扰问题,LPC-TDMA协议使用伪随机算法控制节点的随机唤醒,同时根据节点间的业务速率,控制接收节点的平均唤醒时隙间隔,使休眠周期进行自适应调整。针对重业务负荷下,节点休眠造成的缓存队列溢出问题,LPC-TDMA协议使用双门限过载保护机制,在重业务负荷时,自动关闭休眠唤醒机制;业务负荷降低后,自动打开休眠唤醒机制,保证了协议的稳定性。然后,针对节点休眠造成数据帧时延增加的问题,LPC-TDMA协议使用Ranking算法实现对数据帧的综合评价,Ranking算法基于时延作为主要影响参数,会优先发送时延大的数据帧;同时基于模拟退火算法实现数据帧的聚合,用以解决节点休眠带来的时延问题。最后,本文详细描述了LPC-TDMA协议的分布式实现方式,分析了 LPC-TDMA协议对吞吐量、时延、丢包率、控制开销以及网络生存周期的影响。本文使用OPNET对LPC-TDMA协议进行计算机仿真,并与TDMA和T-MAC协议进行对比分析。仿真结果表明,LPC-TDMA协议在轻业务负荷时会提高接近2倍的生存周期,在中等业务负荷时可以提高0.5倍的生存周期。LPC-TDMA协议对吞吐量、时延和丢包率只有轻微的影响,明显低于T-MAC协议。同时LPC-TDMA协议可以适应各种业务负载、网络规模,具有较强的稳定性。