The low power connectivity and short distance communication qualities of the IEEE 802.15.4 standard suits its application in wireless body (personal) area networks (WBAN). IEEE 802.15.4 protocol use carrier sense multiple access and collision avoidance (CSMA-CA) medium access control (MAC) mechanism for aperiodic data communication; however, it faces performance degradation with a gradual increase in the number of network devices. Performance challenges arise due to; several heterogeneous and dynamic packet sources sharing limited resources during contention in a finite backoff period, association delay, and traffic channel access through clear channel assessment (CCA) algorithms. Due to such constraints, channel conditions increase packet collision and queuing delay, which raises power demand and impedes performance indicators, such as throughput, packet delivery ratio (PDR), and end to end (E2E) delay. This article proposes an alternative combination of the backoff and CCA adaptation mechanisms to improve WBAN performance characteristics in a highly dynamic environment considering network residue energy, PDR, throughput, and E2E delay. We use the Markov model to demonstrate a theoretical analysis of the proposed CSMA-CA MAC mechanism. A comparative study shows the proposed methods outperform conventional protocol in PDR, throughput, and reduced E2E delay by 13.1%, 21.44%, and 41.13%, respectively, where energy efficiency drops by 0.43%.

IEEE 802.15.4 标准的低功率连接和短距离通信质量适合其在无线体（个人）区域网络 (WBAN) 中的应用。IEEE 802.15.4 协议使用载波侦听多路访问和冲突避免 (CSMA-CA) 媒体访问控制 (MAC) 机制进行非周期性数据通信；然而，随着网络设备数量的逐渐增加，它面临着性能下降。性能挑战的出现是由于；多个异构和动态数据包源在有限退避周期、关联延迟和业务信道访问期间通过畅通信道评估 (CCA) 算法共享有限资源。由于这些限制，信道条件增加了数据包冲突和排队延迟，从而增加了功率需求并阻碍了性能指标，例如吞吐量、数据包传输率 (PDR) 和端到端 (E2E) 延迟。本文提出了退避和 CCA 自适应机制的替代组合，以在考虑网络剩余能量、PDR、吞吐量和 E2E 延迟的高度动态环境中提高 WBAN 性能特征。我们使用马尔可夫模型来演示所提出的 CSMA-CA MAC 机制的理论分析。一项比较研究表明，所提出的方法在 PDR、吞吐量和减少 E2E 延迟方面分别优于传统协议 13.1%、21.44% 和 41.13%，其中能效下降了 0.43%。本文提出了退避和 CCA 自适应机制的替代组合，以在考虑网络剩余能量、PDR、吞吐量和 E2E 延迟的高度动态环境中提高 WBAN 性能特征。我们使用马尔可夫模型来演示所提出的 CSMA-CA MAC 机制的理论分析。一项比较研究表明，所提出的方法在 PDR、吞吐量和减少 E2E 延迟方面分别优于传统协议 13.1%、21.44% 和 41.13%，其中能效下降了 0.43%。本文提出了退避和 CCA 自适应机制的替代组合，以在考虑网络剩余能量、PDR、吞吐量和 E2E 延迟的高度动态环境中提高 WBAN 性能特征。我们使用马尔可夫模型来演示所提出的 CSMA-CA MAC 机制的理论分析。一项比较研究表明，所提出的方法在 PDR、吞吐量和减少 E2E 延迟方面分别优于传统协议 13.1%、21.44% 和 41.13%，其中能效下降了 0.43%。