近年来,无线传感器网络因其自组织、动态可靠的特性被越来越广泛地应用于环境监测、工农业生产等领域,为克服传感器节点能量、计算能力和存储空间有限性而开展的优化研究也层出不穷,而缓存技术作为信息共享和分发的关键技术,能够减少网络通讯流量、降低访问延迟、节省能耗,是改善无线传感器网络系统整体性能的经典手段。本文首先对无线传感器网络、传感器节点的耗能能力和动态功耗管理(DPM)策略进行深入分析,得出传感器节点在不同工作状态下的能耗分布以及传感器节点的休眠策略。其次给出本文所研究的无线传感器网络,是在受限于缓存弱一致性的TTL机制的维护代价下,采用定向扩散路由协议建立从sink节点到数据源节点的数据传输路径;介绍了缓存技术关于缓存放置策略和缓存替换策略的基本原理和主要思想,阐明本文研究所采用的基于二分法思想的按需缓存放置策略以及无线传感器网络中缓存替换策略基本采用替换代价的研究思想。然后改进了基于能耗按需的BESS缓存替换算法和追求高缓存命中的LIRS缓存替换算法,并分析算法中每个组成权值函数的因素的作用,提炼能够实现无线传感器网络优化时多目标共存的因素,构建基于低能耗和高缓存命中共存的缓存替换算法。最后的仿真结果表明,对比BESS算法和LIRS算法,本文算法在平均延迟时间上分别减少15.07%~23.18%和11.01%~18.46%,在平均能量消耗上分别减少4.71%~8.95%和20.31%~21.36%,在缓存命中率上分别减少5.33%~12.70%和1.71%~4.94%。