前言

无线传感器网络（WSN,Wireless Sensor Network）作为信息化时代的一项非常重要的新兴技术，已经引起了世界范围内的极大关注，与当前的无线局域网、移动通信网络、蜂窝通信等相比，无线传感器网络具有很大的发展潜力。无线传感器网络是由大量分布式传感器节点组成的面向任务型的自组织网络，可以进行数据收集和传输，为用户提供有用的信息。在国防军事、工农业控制、卫生医疗、抢险、救灾、反恐防恐、环境监测、危险区域远程控制等领域有潜在的应用前景。由于网络站点自身固有的通信能力、计算速度、存储容量以及能量等方面的限制，深入研究无线传感器网络具有很大的挑战性和广阔的空间。无线传感器网络是21世纪很有发展潜力的技术之一。

对于有线局域网来说，其信道处于开放状态，链路状况不稳定，带宽资源也有限，在性能和服务质量方面还有很大差距。因此，如何更好地使用其有限的资源变得越来越重要。MAC层的作用主要是提供公平、可靠、有效的调度机制来分配无线信道资源，MAC协议性能的好坏直接关系到无线信道的利用率和整个网络的性能。它一直是国内外学者研究的重点和难点。

当网络由大量用户组成而这些用户又只是间歇性地工作时，采用固定分配多址或按需分配多址效率很低，需要采用随机多址技术。按照信道资源的共享方式，多址技术通常又可以分为3类：固定分配多址、按需分配多址和随机多址。目前已经得到广泛应用的随机多址技术有3类：ALOHA多址、CSMA和CSMA/CD、CSMA/CA。

作者根据国内外采用Matlab仿真随机多址协议的现状，结合自己学习的经验，以适用为基本原则，详细讲解了基于Matlab的随机多址协议仿真的具体方法，总结了作者研究、学习随机多址协议的经验、技巧。全书内容从经典的ALOHA协议的基本原理到二维概率CSMA协议吞吐量的推导，从单一的时隙ALOHA到三次握手带监控功能的二维概率CSMA的实现，以及各协议的仿真，以循序渐进的方式带领读者深入学习和研究，帮助读者快速掌握并更好地学习、理解这些随机多址技术。

全书共分为10章。

第1章介绍无线传感器网络及多址技术，并对后续部分涉及的六大协议进行简单介绍，让读者对随机多址协议及应用领域有一个整体的认识。

第2章介绍本书仿真所使用的仿真软件Matlab及仿真的具体操作步骤，以帮助读者快速熟悉开发环境。

第3章详细介绍经典的ALOHA协议和时隙ALOHA协议以及它们基于Matlab平台的具体仿真方法。

第4～8章分别介绍非坚持CSMA协议、1-坚持CSMA协议、P-坚持CSMA协议、P-检测CSMA协议、二维概率CSMA协议和在其各自协议基础上改进得来的2个协议，以及协议基于Matlab平台的具体仿真方法。

第9章详细介绍非隔离型二叉树冲突分解算法，以及其基于Matlab平台的具体仿真方法。

第10章对本书所涉及的具体协议进行比较，并做了一个简要的总结。

本书语言简洁，结构清晰，内容系统全面，注重基础知识与仿真结合。在协议的讲解上，既介绍了协议的原理、吞吐量的具体推导过程，提供了仿真的具体步骤及代码，也提供了处理结果的一些经验技巧和注意事项，旨在提高读者的理论知识和仿真能力。

本书涉及的知识范围广，读者需要一定的随机多址协议的基础、数学推导能力（离散概率论）和Matlab编程基础。本书适合高等院校计算机科学与技术、电子工程、通信工程等相关专业的本科高年级学生、研究生学习，也可供 MAC 协议研究与开发的科研人员参考。

由于作者水平有限，加之编写时间仓促，书中难免有错误和不足之处，诚望读者批评指正。

作者

2016年9月