无线传感网(Wireless Sensor Networks,WSNs)被广泛地应用于各行业，完成监测和追踪的任务。为解决平面结构路由协议可扩展性差的问题，研究人员提出适合于大规模网络的分簇路由协议，将相邻节点以自组织方式组建为分簇，簇内成员只能与簇头直接通信，簇头收集成员的信息后再转发给汇聚节点Sink。总的来说，分簇路由协议具有节能效果好、可扩展性好等优点。传统分簇路由协议的设计基本以节能为目标，而忽略了吞吐量、传输数据的平均单位能耗等性能指标，本文提出四种综合性能更好的分簇路由协议，主要工作和贡献如下：
　　（1）分析了分簇路由协议的缺陷，并提出基于混合分簇的节能路由协议(HCEER)。采用混合分簇组建策略以降低能耗，即：在不同运行轮次交替使用两种不同的分簇组建算法。第一种算法采用基于门限的分布式随机选举技术选举簇头并组建分簇，簇头为下一轮选举新簇头，选举新簇头的准则是到簇内其他节点距离平均值最小的成员。在下一轮中，第二种算法利用新簇头来组建分簇。选举距离汇聚节点Sink最近的簇头为二级簇头以组建二级分簇并完成簇间数据传输。通过仿真实验验证，HCEER协议能延长网络生存周期、提高Sink吞吐量、降低传输数据的平均单位能耗。
　　（2）针对基于链式结构的路由协议存在的长链、Leader节点选举等问题，提出基于多链结构的节能路由协议(PEGA-MC)。PEGA-MC协议将监测子区域中的节点组成独立的短链并选举Leader节点负责链内通信。Leader节点的选举采用交替机制，一是根据节点的地址来轮换，二是选举节点的剩余能量与其到Sink距离的比值最大者。利用贪婪算法将各Leader节点构建成链以管理短链间的通信。通过仿真实验证实，PEGA-MC协议拥有更长的网络生存周期、更高的Sink吞吐量。
　　（3）分析了反应式分簇路由协议的不足及其数据传输门限设置问题，提出了基于混合分簇的门限感知节能路由协议(HCTSEER)。HCTSEER协议采用基于门限的分布式随机方式选举本轮的簇头，此后，选举与簇头的欧式距离最小的成员作为后续一轮的新簇头。节点在其感知半径范围内感知来自环境数据模型生成的数据，并利用硬门限和软门限两种门限控制冗余数据的传输。通过概率方法，推导出硬门限和软门限控制冗余数据传输的概率表达式，后者的概率低于前者。仿真实验结果表明，HCTSEER协议的网络生存周期更长，在提高Sink最大吞吐量的同时降低了传输数据的平均单位能耗。
　　（4）针对最小化簇内通信能耗的路由协议采用迭代算法产生多次广播的高能耗问题，提出了基于混合分簇及多跳的节能路由协议(HCMHLER)。节点将平均最小可达功率(AMRP)作为迭代算法的通信代价函数来优化簇头的选举，之后，簇头选举AMRP最小的簇内节点作为新簇头负责后继一轮的簇内通信。成员根据距离门限选择1跳或2跳的通信方式进行簇内数据传输。各簇头根据模拟退火算法计算出的最优路径完成簇间数据的传输。通过仿真实验证实，HCMHLER协议拥有更长的网络生存周期、更高的Sink最大吞吐量、更低的传输数据的平均单位能耗。