1、無線傳感器網(wǎng)絡作為近年來提出的傳感技術，由于其易于安裝部署、維護成本低、支持移動通信等諸多優(yōu)點，在國防軍事、環(huán)境監(jiān)測、工業(yè)控制等各種領域中得到了廣泛應用，為搭建物理世界與信息世界的橋梁起到了關鍵作用，是21世紀重要新興技術之一。介質訪問控制協(xié)議（MAC協(xié)議）作為無線傳感器網(wǎng)絡協(xié)議棧的底層基礎協(xié)議，主要負責帶寬資源分配，對網(wǎng)絡吞吐率、傳輸時延、能耗等指標有著重要影響。針對無線傳感器網(wǎng)絡中網(wǎng)絡負載多變的場景，本文對MAC協(xié)議開展研究，并進行

2、系統(tǒng)設計，主要貢獻有以下3個方面:
　　1.針對無線傳感器網(wǎng)絡可變負載問題，本文提出了一種負載自適應eQueue-MAC協(xié)議，以動態(tài)分配通信時槽的方式實現(xiàn)網(wǎng)絡負載的自適應調度。各個傳感節(jié)點會在數(shù)據(jù)幀中嵌入當前的MAC層數(shù)據(jù)緩存隊列長度作為節(jié)點的負載狀態(tài)信息，協(xié)調器節(jié)點提取該信息以獲取傳感節(jié)點的負載狀態(tài)，并將調度信息通知傳感節(jié)點，使有通信需求的節(jié)點能夠利用專用的通信時槽來進行非競爭數(shù)據(jù)傳輸。實驗結果驗證了eQueue-MAC協(xié)議在不

3、同負載場景下具有良好的性能。
　　2.針對單信道傳輸易受干擾影響的問題，本文提出了一種基于多信道和跳信道機制的mQueue-MAC協(xié)議，利用IEEE802.15.4標準定義的16個信道進行高可靠數(shù)據(jù)傳輸。協(xié)議提出了一種信道選擇機制，使得各個協(xié)調器節(jié)點能夠在不同的信道上維護超幀并相互協(xié)調。采用跳信道機制，通過預先制定的信道列表和跳頻序列，節(jié)點之間能夠在各個信道之間跳轉并進行數(shù)據(jù)傳輸，當數(shù)據(jù)傳輸失敗時，重傳將在其他信道進行。設計了信道

4、黑名單機制，當某一信道多次發(fā)生數(shù)據(jù)傳輸失敗后，在一段時間內禁用該信道通信。實驗結果表明，協(xié)議能夠在信道干擾影響下保持較低的時延和能耗，并對傳輸可靠性有著良好的保證。
　　3.基于傳感器網(wǎng)絡硬件實驗平臺，本文給出了所提出的MAC協(xié)議的實現(xiàn)方法，并搭建了完整的傳感器網(wǎng)絡數(shù)據(jù)收集軟件系統(tǒng)。在服務器端實現(xiàn)了多個軟件功能模塊，以方便不同類型數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)接入、處理和存儲。考慮到一些常見的環(huán)境信號在變換域下具有稀疏性，引入壓縮感知技術，在傳感器