摘要: 1．本文的创新点
近几年,无线网络技术发展迅猛，尤其以无线传感器网络为代表的无线应用更是逐渐成为研究热点。此类应用由于需要极低的能量消耗和较低的传输延时，使无线终端能够拥有较长的电池寿命和工作时间，因此对MAC层通信协议的设计和应用提出了很高的要求。IEEE 802.15.4协议的提出，致力于解决以无线传感器网络为代表的低速率无线应用低传输延时和低功耗的问题，但目前的工作缺乏针对其性能全面详细的分析（如针对能耗和时延等指标）和易于分析的理论模型。
本文基于经典离散马尔可夫模型的形式化描述，引入了空闲状态，有利于分析802.15.4协议时隙CSMA/CA信道分配机制在不同流量状态下的工作效率，能够更为准确评估不同参数变化对吞吐量、能量消耗和平均时延等关键指标的影响，并对协议的优化给予理论化的参考。

2．实现方法
本文针对IEEE 802.15.4协议的CSMA/CA信道分配机制，以回退窗口的变化为基础，引入了节点空闲状态，建立了一种能够更加准确描述不同网络负载下的随机马尔可夫模型。通过计算马尔可夫模型的稳态分布概率，本文得到了在节点处于饱和状态和非饱和状态下节点发送数据的概率γ、节点进行两次CCA信道检测占用的概率α, β。
基于稳态概率结果，我们进一步给出吞吐量、能量消耗和网络延时等关键指标的性能评价公式，进一步分析了节点数量、空闲状态转移概率，起始回退指数，以及最大回退次数等参数对无线传感器网络性能指标的影响，对时隙式CSMA/CA机制进行了全面有效的评价。

3．结论及未来待解决的问题
本文在NS2网络模拟器下根据无线传感器应用场景对IEEE 802.15.4协议的时隙式CSMA/CA算法进行了仿真模拟，实验结果初步的验证了模型分析的结论：1. IEEE 802.15.4协议采用的二次信道探测方式能够一定程度避免节点之间的信道冲突，从而提高了网络的扩展性并减少了冲突带来的能耗；2. 回退指数BE（决定回退窗口）比最大回退次数NB更影响吞吐量的大小；3. 随着网络中节点数量的增加，传输单位比特的能耗持续增加，而时延则先降低而后增加。
IEEE 802.15.4协议中CSMA/CA算法分为时隙式和非时隙式，本文只针对时隙式算法进行了性能分析，计划在未来工作中对更多的应用场景进行比较分析。

4．实用价值或应用前景
IEEE 802.15.4标准是IEEE制定的一种供廉价移动设备使用的低功耗低速率的无线连接技术，具有低功耗、低复杂度、低成本等特点，普遍被认为适合于作为无线传感网络的底层协议。随着无线传感器网络的广泛应用，对其通信协议的性能评价和优化工作十分必要。特别是MAC子层采用CSMA/CA（载波侦听多路访问/冲突避免）机制解决信道分配问题，其信道分配机制在不同网络负载情况下的能耗、时延和有效传输问题，都是在理论研究和工程应用需要解决的问题。