无线传感器网络是一种新型的无基础设施的网络,它集成了传感器技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术和无线通信技术等四大技术,是一种全新的信息获取和处理技术。由于具有网络规模大、节点能量受限、以数据为中心和网络拓扑动态变化特点,无线传感器网络路由协议的设计充满挑战,如何设计高效节能而又可靠的路由协议成为无线传感器网络路由协议研究的关键问题。近几年已有大量的研究专门为WSN设计了许多路由协议,可分为两大类。一类考虑到通用的路由协议虽然应用具有广泛性,但是在具体的环境中其针对性不强,效率不高,所以根据不同应用对WSN的要求,研究合适的路由协议。还有一类是针对现有协议在特定应用范围内进行优化,延长其网络生存时间,增强其健壮性,从而提高网络性能。本文采用的是后一类方法,首先介绍了无线传感器网络的基本概念、体系结构、关键技术、特点及其应用领域,然后对无线传感器网络路由协议的特点、设计要求和性能指标进行了介绍,并对现有的典型无线传感器网络路由协议进行分析,总结了它们的优缺点。为了降低传感器网络的能耗,本文提出了一种基于确定位置的分簇路由算法ABCRA (Address-based clustering routing algorithm),该算法在经典的分簇算法LEACH的基础上,通过设计基于网格划分的分簇方法和簇首选择建立机制,并通过分析簇稳定工作时间的最小值和最大值,制定一种新的簇首选择更新机制,使得簇的建立和簇首的选取更为合理,从而进一步优化簇的结构和簇首选取,均衡了网络的能耗,实验结果表明,与LEACH算法相比,新算法的传感器节点生命周期有一定幅度的延长。ABCRA算法适用于节点固定时的情况。为了提高在传感器节点发生故障时路由算法的可靠性,本文对多路径路由算法进行了研究,通过对辫状多路径路由算法和退避算法的研究,本文提出一种高权重从路径生成算法HWSPGA (Higher Weight Sub-Path Generation Algorithm)。该算法通过路径块及退避机制构造有效的从路径,当主路径出现问题时能迅速切换到从路径进行路由,提高了网络的健壮性,延长了网络生存时间。实验结果也证实,新算法在节点稀疏时从路径成功生成次数和功耗方面都优于辫状多路径路由算法。