为了优化802.15.4MAC协议能耗性能，提出了一种基于退避时提前休眠的时隙CSMA/CA机制，并建立了该协议的Markov链模型。然后使用M/G/1排队系统理论对非饱和网络负载建模，并对协议主要参数进行了数学推导。最后基于该模型对网络节点能耗进行数值分析。理论分析和仿真结果表明,该模型较好地描述了基于非饱和负载的802.15.4MAC协议，网络节点平均能耗得到有效改善。