摘  要

    IEEE 802.15.4 是在当下无线网络技术高速发展，在低速率、大范围的应用需求之下产生的低速无线个域网标准通信协议。IEEE 802.15.4以其低成本、低功耗、低复杂度和具备自组织网络的优点成为了无线传感器网络通信的不二选择。对它进行深入地探究并根据实际需求对它进行改进和优化成为当下无线传感器网络研究领域的一个热点，具有重要的研究意义。本文针对实际需求对无线传感器网络中包含特别重要信息的高优先级数据包需要获得优先传输的现实要求，以及标准的IEEE 802.15.4没有制定相关优先级区分机制，提出了一种对IEEE 802.15.4标准CSMA/CA算法进行优化的改进算法。该算法为CSMA/CA机制引入了优先级区分的思想，对网络的传输方式进行了优化。
    论文首先对无线传感器网络以及标准的IEEE 802.15.4 的MAC层协议的原理进行了分析，其中重点对协议中的时隙CSMA/CA算法进行了详细解读，对算法中的三个关键参数NB、CW和BE对算法性能的影响进行了充分描述。之后根据当前算法不能区分数据优先级的缺点提出了基于优先级区分的时隙CSMA/CA算法，并建立了该改进算法的马尔可夫链模型，利用OMNeT++网络仿真工具对算法的性能进行了仿真，验证了改进算法的优越性。
    在为CSMA/CA算法引入优先级区分级之后，考虑到无线传感器网络的生命周期受到节点能量供给有限这一限制，本文又基于降低节点功耗、延长网络生存期的出发点提出了节点提前休眠模式， 并建立了相关的节点状态切换数学模型，之后通过实验确认了该模式对降低节点功耗的效果。
    本文的研究表明，对标准时隙CSMA/CA算法进行优先级区分的优化以及为降低网络功耗而令节点提前休眠的方法对提高网络处理紧急事件的效率以及延长网络的工作周期都是有效的。
关键词：无线传感器网络; IEEE 802.15.4; 时隙CSMA/CA算法; 节点功耗 

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