随着现代通信技术和网络技术的发展,无线传感器网络因其低成本、低功耗、短时延等优点,已经被广泛应用于国防安全、工业控制、环境监测等领域,具有广阔的市场前景。由于无线传感器网络的工作环境大都无法铺设电缆,造成无线节点资源受限,不能频繁得到能量补充,只能依靠能量有限的电池供电。因此,单个节点的使用寿命对整个无线网络的生命周期影响巨大,研究降低无线节点的能量消耗方法具有重要意义。针对无线节点能量受限问题,通过查阅相关文献资料,并且在分析了国内外相关研究成果的基础上,本文从节点报文传输协议和网络拓扑结构优化两个方面进行了研究。第一方面,提出了一种低功耗的报文传输协议,使得无线节点能够减少上传数据包的大小,降低了无线节点的发射功耗;第二方面,改进了LEACH算法的簇首生成方式,优化了无线网络的拓扑结构,延长了整个网络的存活时间。所取得的研究成果主要包括:1、针对无线传感器网络节点能量受限问题,提出了一种低功耗的报文传输协议。协议基于低功耗信息分发模型,使用信息分发模型分配的短字节地址作为无线网络的内部通信地址,压缩了传输协议的报文头,使得无线节点减少了上传数据包的大小,降低了节点发射功耗。2、针对经典LEACH算法簇首节点长距离发送数据和能量过低节点当选簇首造成节点提前失活的缺陷,提出了改进算法。结合节点当前能量和与中心基站距离优化了簇首节点的生成方式,延长了整个网络1倍的存活时间。3、设计并实现了一个基于ZigBee协议的无线传感器网络平台,平台应用了提出的低功耗传输协议,进行了通信距离测试和功耗测试。通信距离测试结果表明网络平台的有效通信距离为180米;功耗测试结果表明延长了无线节点7.7%的工作时间。测试结果验证了提出的传输协议的实用性和节能效果。