最大限度地延长网络的寿命是无线传感器网络（WSN）中的一项关键挑战。当WSN中的传感器节点（在传感区域中通常无法直接访问）由电量有限或不易更换的电池供电时,这项挑战显得尤为迫切。传感器电池电量耗尽可能导致网络拓扑的改变或网络寿命中止。因此,延长传感器网络的寿命具有重要意义。除了能量问题之外,还有受限的处理和存储能力、可扩展性、短距离传输以及它们在传感器网络中的位置等其他问题。传感器节点的无线电通信收发器和处理器是最耗能的两个组件,各种协议栈组件的能量消耗可能会有所不同,管理良好且高效的负载平衡路由可以减少每个传感器节点的无线电和处理器的能量消耗,因此,需要最小化网络层控制消息开销以及传输层数据处理和收发消耗的能量是解决上述挑战的关键技术。研究者们已经实施了几种能量感知通信协议,但在每一轮数据传输开始之前,它们无法很好地管理网络并限制查找相邻节点所需的控制消息、负载平衡的节能路由、可靠性和路由维护,这最终会迅速缩短网络的使用寿命。通过适当的网络管理、节点之间的负载平衡、节点的可信度和数据聚合方法限制控制消息可以显著延长网络的使用寿命。在本论文中,我们将专注于通过克服三个挑战来延长网络寿命。第一个挑战是提供稳定高效的网络管理和节点之间的有效负载平衡,以降低每个节点的处理和计算成本。第二个挑战是通过负载平衡为每个节点提供可信度,以确保从每个节点到接收器的路径的可靠性和有效性。第三个挑战是通过考虑节点之间的平衡负载和作为簇头或接入节点的能量阈值来提供动态簇头和接入节点选择,以便在大规模网络中有效地收集和路由数据。此外,为了减少簇头直接传输到接收器的能量消耗,有效的簇间路由是必要的。因此,首先,我们提出了一种基于软件定义网络（SDN）的负载平衡机会路由（OR）用于占空比WSN。SDN解耦控制平面与传感器节点适用于WSN的灵活管理。OR通过优先考虑每个节点的多个候选节点,而不是像传统的单播路由那样选择一个节点,从而使低占空比WSN受益。OR减少了发送方的等待时间,但由于多个候选节点同时唤醒,它也存在重复数据包问题,应限制候选节点的数量,以平衡发送方等待时间和重复数据包之间的平衡。本研究涉及两个部分,1、在控制平面中候选节点计算和控制。2、通过运用传输距离分布、预期跃点数分布和剩余能量分布三种概率分布的平均值,确定候选节点优先级的指标,以便通过具有更高优先级的节点引导更多流量。仿真结果表明,与基准相比,我们提出的协议可以显著提高网络寿命、路由效率,并降低能耗、发送方等待时间和重复数据包。其次,我们为占空比WSN提出了一种基于信任的负载平衡OR,OR在低负载WSN中越来越受欢迎,因此对高效可靠的数据传输的需求变得越来越重要。传感器节点间的可靠传输依赖于安全高效的路由协议,受限于高能耗,目前WSN的加密方案并不合适。基于信任的OR将以更少的资源和最低的能源消耗确保安全性和可靠性。OR通过节点之间的负载平衡,使用优先级度量为每个传感器节点选择一组潜在的候选节点,在本研究中,候选项的优先级基于受信任的OR度量,该度量分为两部分,1、OR度量基于四个概率分布的平均值:节点到汇点的距离分布、预期跳数分布、节点度分布和剩余能量分布;2、信任度量基于两个概率分布的平均值:直接信任分布和推荐的信任分布。因此,通过乘以两个度量分布的平均值来计算受信任的OR度量,以便取得优先级较高的节点定向更多流量。仿真结果表明,与基准相比,我们提出的协议在能耗、端到端时延、吞吐量和数据包传输比方面显著提高了网络性能。最后,我们提出了一种基于概率权重的大规模WSN高能效聚簇路由,基于簇的路由一直被认为是一种有吸引力的技术,对于WSN来说,动态簇是一种实用的方法,可以提高可扩展性并最大限度地延长网络的使用寿命。本研究由两个主要部分组成,1、它引入了概率加权平均度量,它提供了一种基于更高优先级权重动态选择簇头的高效方法,它由四个属性决定:节点度权重,从节点到下沉权重的距离,平均跳数权重和剩余能量权重;2、它通过基于概率加权平均值发现接入节点,通过负载均衡引入有效的簇间路由。仿真结果表明,在能耗、网络寿命、延迟、吞吐量和数据包传输比等方面,我们提出的协议具有更好的性能。这三种提出的方法与通过使用各种方法平衡负载和提高网络寿命来减少节点能源使用的目标相关联。这些方法的特点不同,第一种方法利用SDN概念提供管理灵活性,降低传感器节点的计算和处理成本,它还使用了 OR,这有利于多个候选节点,并且使用负载均衡方法对这些候选节点进行优先级排序;第二种方法基于安全数据传输,它计算在单跳和全路径路由过程中提供可靠性的节点的可信度,它还考虑了 OR中的负载平衡与可信度,以使路由在效率方面更加可靠和高效;第三种方法为动态选择和切换簇头提供了有效的方法,它还通过利用概率加权平均值,专注于在大规模网络中具有接入节点的簇间路由。