In wireless sensor networks, a significant amount of energy is consumed by the sensor nodes during data packet transmission and reception. An IEEE 802.15.4 MAC protocol is not able to completely satisfy all the requirements of wireless body sensor networks (BSNs) in a healthcare environment. Hence there is a demand for the design of a new scalable and energy saving MAC protocols. In this paper the challenging healthcare requirements are considered and based upon these requirements, an energy efficient distributed queuing random access (EE-DQRA) MAC protocol is proposed for BSN scenarios which utilizes the concept of distributed queuing for enhanced radio channel utilization. The theoretical analysis of energy efficient EE-DQRA MAC protocol is being carried out systematically considering the limitations of IEEE 802.15.4 and DQ-MAC protocol. Further, EE-DQRA performance is validated with IEEE 802.15.4 system parameters using computer simulations. The effect of relative traffic load and payload length on the energy consumption, delay and throughput are also analyzed. The simulation results shows that the proposed EE-DQRA MAC with M/M/K queuing has better energy performance than the existing DQ-MAC and IEEE 802.15.4 MAC in BSN scenarios due to collisionless transmission in the data transmission queuing (DTQ) module while keeping the control packet overhead smaller in collision resolution queuing (CRQ) module. It is also evident that EE-DQRA requires a minimum delay in comparison to IEEE802.15.4 and DQ-MAC, due to overhead minimization and M/M/K queuing utilization in DTQ system.

在无线传感器网络中，传感器节点在数据包传输和接收过程中消耗了大量能量。IEEE 802.15.4 MAC协议不能完全满足医疗保健环境中无线人体传感器网络（BSN）的所有要求。因此，需要设计新的可扩展且节能的MAC协议。在本文中，考虑了具有挑战性的医疗保健要求，并基于这些要求，针对BSN场景，提出了一种高效节能的分布式排队随机访问（EE-DQRA）MAC协议，该协议利用了分布式排队的概念来增强无线电信道的利用率。考虑到IEEE 802.15.4和DQ-MAC协议的局限性，正在对节能EE-DQRA MAC协议进行理论分析。进一步，EE-DQRA性能通过使用计算机仿真的IEEE 802.15.4系统参数进行了验证。还分析了相对业务负载和有效载荷长度对能耗，延迟和吞吐量的影响。仿真结果表明，由于在数据传输队列（DTQ）模块中实现了无冲突传输，因此在BSN场景中，具有M / M / K队列的EE-DQRA MAC具有比现有DQ-MAC和IEEE 802.15.4 MAC更好的能源性能。同时在冲突解决队列（CRQ）模块中使控制包的开销保持较小。同样明显的是，由于DTQ系统中的开销最小化和M / M / K排队使用，与IEEE802.15.4和DQ-MAC相比，EE-DQRA要求的延迟最小。还分析了相对业务负载和有效载荷长度对能耗，延迟和吞吐量的影响。仿真结果表明，由于在数据传输队列（DTQ）模块中实现了无冲突传输，因此在BSN场景中，具有M / M / K队列的EE-DQRA MAC具有比现有DQ-MAC和IEEE 802.15.4 MAC更好的能源性能。同时使冲突解决队列（CRQ）模块中的控制数据包开销较小。同样明显的是，由于DTQ系统中的开销最小化和M / M / K排队使用，与IEEE802.15.4和DQ-MAC相比，EE-DQRA要求的延迟最小。还分析了相对业务负载和有效载荷长度对能耗，延迟和吞吐量的影响。仿真结果表明，由于数据传输排队（DTQ）模块中的无冲突传输，建议的具有M / M / K排队的EE-DQRA MAC在BSN场景中具有比现有DQ-MAC和IEEE 802.15.4 MAC更好的能源性能。同时使冲突解决队列（CRQ）模块中的控制数据包开销较小。同样明显的是，由于DTQ系统中的开销最小化和M / M / K排队使用，与IEEE802.15.4和DQ-MAC相比，EE-DQRA要求的延迟最小。仿真结果表明，由于在数据传输队列（DTQ）模块中实现了无冲突传输，因此在BSN场景中，具有M / M / K队列的EE-DQRA MAC具有比现有DQ-MAC和IEEE 802.15.4 MAC更好的能源性能同时使冲突解决队列（CRQ）模块中的控制数据包开销较小。同样明显的是，由于DTQ系统中的开销最小化和M / M / K排队使用，与IEEE802.15.4和DQ-MAC相比，EE-DQRA要求的延迟最小。仿真结果表明，由于在数据传输队列（DTQ）模块中实现了无冲突传输，因此在BSN场景中，具有M / M / K队列的EE-DQRA MAC具有比现有DQ-MAC和IEEE 802.15.4 MAC更好的能源性能同时使冲突解决队列（CRQ）模块中的控制数据包开销较小。同样明显的是，由于DTQ系统中的开销最小化和M / M / K排队使用，与IEEE802.15.4和DQ-MAC相比，EE-DQRA要求的延迟最小。