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无线传感器网络（Wireless Sensor Networks, WSN）是融合无线通信技术和传感器技术的网络技术，受到了学术界的广泛关注和世界各国的重视。随着无线传感器网络的发展，现已在许多领域得到了广泛的应用。WSN由传感器节点组成，节点在能量储备、存储能力、计算能力等方面都有局限性。WSN中节点能耗是首先要考虑的问题，其次要考虑网络的数据传输质量。介质访问控制（Medium Access Control, MAC）协议对网络能量消耗、数据吞吐量、丢包率以及数据延时都可以起到决定性的作用，路由协议决定了数据转发效率和节点能耗，对这两方面的改善可以延长网络生命周期，提高数据传输质量与效率。基于上述问题，本文完成的主要研究工作包括：（1）为了提高数据转发效率、均衡节点能耗，针对EEUC（Energy-EfficientUneven Clustering）路由协议中竞争机制和频繁分簇的不足，提出了节能高效的非均匀分簇路由协议BR-EEUC（An Uneven Clustering Algorithm with TimingBroadcast Strategy and Cluster Head Rotation Mechanism）。本文提出的BR-EEUC协议，在分簇阶段采用了以候选簇头剩余能量为参数的计时广播机制，该机制中剩余能量越大的候选簇头需要等待的广播时间越短，目的是为了减少节点间的通信；每一轮结束后，簇内所有节点的剩余能量决定是否重新划分网络，并且引入簇头轮换机制来平衡节点的能量消耗；路由方面，簇内的成员节点直接与簇头通信；簇间采用多跳路由机制，簇头在选择下一跳节点时使用以通信代价和剩余能量为参数的代价函数进行比较，以进一步均衡节点能耗。（2）为了保障传输服务质量，减少空闲侦听等因素带来的能量消耗，针对LEACH（Low-Energy Adaptive Clustering Hierarch）中TDMA（Time Division MultipleAccess）调度MAC协议因固定分配时隙导致的空闲侦听和数据延迟等不足，提出了适用于非均匀分簇结构的基于动态时隙调度机制的DUC-MAC（Dynamic TimeDivision Multiple Access Based On Uneven Clustering-MAC）协议。非均匀分簇的网络结构中靠近汇聚节点的簇比较多，在簇间令簇头采用CSMA/CA（Carrier SenseMultiple Access with Collision Avoidance）机制进行通信；在簇内，簇成员节点直接与簇头通信，簇头以簇成员节点的现有数据量为参数向簇成员节点动态分配时隙，以降低延迟并节省能耗。（3）在OMNeT++平台上对本文提出的BR-EEUC协议和DUC-MAC协议进行了仿真实验。结果表明BR-EEUC协议更好的节省和均衡了节点的能耗，延长了网络生命周期；DUC-MAC协议不仅降低了平均数据延迟而且减少了节点的能耗。