无线传感器网络的快速发展使得数据的收集越来越方便,而大数据时代的来临也使得无线传感器网络中的数据量剧烈增加。网络中需要处理的数据量超出网络的极限处理能力后会导致网络的拥塞,而网络拥塞将会带来数据包的丢失、网络延时的增加、吞吐量的降低、以及能量的过度消耗等多种网络问题。拥塞控制协议是拥塞发生后,为了提高网络性能而做出的一系列措施。拥塞控制协议虽然可以很好地缓解网络的拥塞,提高网络的性能,但是仍存在一些困难。无线传感器网络是由大量的传感器节点自组织形成的无线网络,其中既会出现节点缓存队列溢出导致的节点拥塞,也会出现链路间相互干扰导致的信道拥塞。因此如何针对性地解决这两种拥塞来改善网络的数据传输环境、提高网络性能、最大化利用网络资源是本文的研究目的。为了解决节点拥塞,本文以竞争MAC协议为基础,提出了一种基于竞争的逐跳双向拥塞控制算法HBCC(Hop-by-hop Bidirectional Congestion Control)。经过深入的研究发现现有的逐跳拥塞控制算法是单向的,存在有效性和局限性问题。HBCC算法提出双向的拥塞控制,不仅考虑了当前节点的拥塞情况,而且结合了该节点的上一跳节点和下一跳节点的拥塞状况,避免单向拥塞控制存在的问题。该算法以队列长度为拥塞检测的参数,通过检测当前节点和下一跳节点的队列长度将拥塞情况分为以下四类:0-0、0-1、1-0、1-1(0表示没有拥塞,1表示发生拥塞)。针对这四种拥塞状况,HBCC算法设置了新的拥塞缓解策略HRCC(Hop-By-Hop Receiving-Based Congestion Control)、HSCC(Hop-By-Hop SendingBased Congestion Control)和HPCC(Hop-By-Hop Priority-Based Congestion Control),根据拥塞程度调整当前节点的竞争窗口,从而改变当前节点访问信道的优先级,降低了拥塞节点的缓存队列长度。通过NS2进行仿真对比试验,结果表明HBCC算法在降低拥塞节点的缓存队列长度、缓解节点拥塞、提高网络性能方面具有优越性。为了解决信道拥塞,本文以退避机制为基础,提出了一种网络规模自适应的时隙利用率竞争控制算法UCC(Utilization Contention Control)。通过仔细研究分析IEEE 802.11协议的二进制指数退避机制,发现该机制下数据发送机会呈两级分化的状态,并且在节点进行碰撞退避时没有考虑网络的竞争情况。二进制指数退避机制存在的这些问题很容易使不同链路的节点在信道中传输数据时发生碰撞,造成链路干扰、信道拥塞。本文针对IEEE 802.1协议中二进制指数退避机制的不足,提出了网络规模自适应的时隙利用率竞争控制算法UCC。该算法在调整节点的竞争窗口之前,依据探测到的信道情况计算时隙利用率估计网络的竞争级别,然后根据竞争级别设置节点下一次接入信道的竞争窗口。NS2仿真实验表明提出的UCC机制在提高网络吞吐量的同时,较好的平衡了碰撞和延时,使得信道资源得到了更充分的利用,降低了信道中节点的碰撞,缓解了信道拥塞,提高了网络性能。