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随着嵌入式设备的迅速普及,物联网通信正成为包括智能抄表、医疗保健、车联网、农业监测和工业自动化等在内的各种新兴智能服务的主要通信模式。这些可扩展智能系统的新应用和服务需求给传统通信技术带来了巨大挑战,统一的物联网标准成为各大厂商的迫切需求。IEEE 802.11无线局域网标准组提出了IEEE 802.11ah标准来支持物联网应用。IEEE 802.11ah标准是在兼容IEEE 802.11n、ac技术的基础上对物理层和MAC层进行改进,工作在低于1GHz的免许可频段、支持超过一公里的覆盖范围、支持大量密集部署的能量受限的终端设备,是未来物联网领域非常有竞争力的解决方案之一。本文在实现IEEE 802.11ah MAC层节能机制增强的基础上,针对物联网应用的低功耗要求,对IEEE 802.11ah中的限制接入窗口(Restricted Access Window,RAW)机制和分组算法提出了改进方案,主要内容如下所示。RAW时隙适配算法在现有RAW算法的基础上增加了RAW时隙持续时间的自适应调整算法,以最大化RAW上行链路能效为目的,基于概率理论评估RAW时隙中工作站(Station,STA)可能处于不同状态的概率,综合考虑STA通信带来的传输能耗和休眠能耗,构建关于时隙持续时间的能效目标函数,采用模拟退火算法选择STA数量动态变化下能效最优时的RAW时隙持续时间。仿真结果表明RAW时隙适配算法可以显著提高上行链路吞吐量和能效,能更好地满足大规模低功耗高能效的物联网应用需求。针对大规模网络中的隐藏节点问题,在基于竞争的CSMA/CA机制下,以最小化隐藏节点问题造成的传输冲突为目的,提出了一种STA重分组算法。首先利用STAs之间传输PA-Poll帧开始传输时间的时差来检测网络中的隐藏节点关系,构建隐藏节点关系矩阵;然后将STA预期的业务需求集成到隐藏节点关系矩阵中,形成对隐藏节点潜在影响全面认识的隐藏业务表;最后通过类维特比算法对STA进行重分组,最小化网络中潜在的隐藏业务和冲突。仿真结果表明STA重分组算法能有效地减少网络冲突,提高系统吞吐量和能效。