无线传感器网络是物联网重要的基础支撑技术之一。它是由随机分布的集成有传感器模块、数据处理模块和通信模块的微小节点通过自组织方式构成的网络。无线传感器网络在面向应用时，需要解决的关键技术之一是如何利用节点的有限能量来延长网络的生存周期。功率控制、分簇算法和跨层优化是降低网络能耗和提高网络性能的重要方法。本文从这三方面入手展开研究工作，具体如下：针对无线传感器网络中节点分布不均匀的情况，将最优连通功率的邻近节点选择算法和分簇算法结合，提出了一种最优连通功率的邻近节点选择算法。仿真结果表明，与LEACH算法相比，该算法能够更好地实现网络的双向连通，提高了成簇稳定性，具有更多的网络存活节点、数据包传输量及更小的网络平均能耗。通过对链路层的WSN功率控制机制的研究分析，对基于邻近节点功率控制的分簇算法进行改进，提出了基于功率控制的跨层优化算法采用双信道控制解决数据传输过程中隐蔽站问题造成的冲突干扰。仿真结果表明，由于采用了链路层的功率控制有效地解决了数据传输时出现的冲突干扰问题，在网络吞吐量和网络能量有效性这两个性能指标上，基于功率控制的跨层优化算法优于基于邻近节点功率控制的分簇算法。