无线纳米传感器网络是一种新型的网络,纳米传感器可用于检测纳米尺度的新事件,有着传统无线传感器网络无法应用的场景,未来将广泛用于生物医学、工业、环境和军事等领域。石墨烯天线的出现实现了太赫兹(THz)频段(0.1–10.0 THz)的电磁波通信,并使纳米传感器实现了在短距离内的高速率通信,因此THz频段的电磁通信成为纳米网络的最佳通信方式之一。但是由于纳米级的尺寸,纳米传感器的计算资源和能量存储非常有限,无法进行复杂计算,需要为纳米网络设计特殊的各层协议。目前纳米网络的研究还处于起步阶段,各方面的研究都还未完善,本文对纳米网络的路由协议进行了研究,主要研究工作如下:1.对纳米网络及其路由协议进行了充分的研究,并进行了综述、总结,为纳米网络路由协议的发展作出了展望。首先调查了目前已被提出的纳米网络路由协议,根据网络结构、节点移动性和路由路径对其进行了分类。然后详细介绍了各路由协议及其优缺点,并对各路由协议进行了对比。最后,我们针对不同应用的纳米网络特点,分析了影响路由协议选择的重要因素,总结了纳米网络路由协议的设计目标和要点,并对未来的研究方向提出了我们的看法。2.为了降低纳米网络的能耗,将协作传输引入纳米网络,提出了基于协作传输的能耗优化路由协议(Energy-Effect Cooperative Routing,EECR),该协议针对两个节点之间的传输,为其规划最低能耗的协作传输。在两阶段式的协作模型下,根据协作节点数量确定发送节点的广播功率,然后计算协作节点所需的传输功率,依次计算不同协作节点数量下的功率分配,并选出最低能耗的功率分配。由于纳米控制器的计算能力有限,将协作节点的传输功率调整为相同,所以计算出的最低能耗功率分配为次优结果。纳米控制器将该次优能耗功率分配返回给发送节点和协作节点,若协作传输能耗小于直接传输的能耗,则发送节点和协作节点将按分配的功率进行协作传输。将EECR与两个路由协议ECR、EEMR结合,组成C-ECR和C-EEMR协议。最后用NS-3网络仿真器进行了仿真实验,实验结果表明C-ECR和C-EEMR的平均能耗和丢包率分别低于ECR和EEMR,说明EECR协议能够有效降低能耗和丢包率。但是EECR会增大传输时延,这是两阶段式协作传输不可避免的。3.由于EECR协议的目标是最低能耗,没有考虑到部分纳米节点能量被过度消耗的问题,当纳米节点的能量低于最低发送能量就会暂停参与数据传输,造成一定程度的丢包。针对此问题,提出了基于协作传输的节点能量均衡路由协议(Energy-Balanced Cooperative Routing,EBCR),该协议通过使用剩余能量较多的纳米节点作为协作节点,根据其可用能量分配传输功率来均衡纳米节点的剩余能量。首先将候选节点按剩余能量降序排序,剩余能量较多的纳米节点依次加入协作节点。当有n个协作节点时,它们的剩余能量比第n+1个纳米节点剩余能量多出的部分为其可用能量。当协作节点的可用能量足以完成协作传输后,计算出各协作节点完成协作传输后相等的均衡剩余能量,并根据各协作节点的剩余能量计算各自的传输功率。最后将EBCR与ECR、EEMR结合,组成EB-ECR和EBEEMR协议,与EECR进行了对比。实验结果表明EBCR的平均能耗虽然略高于EECR,但是能使丢包率更低,网络性能还是更优的。