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随着通信技术、嵌入式计算技术和传感器技术的飞速发展与日益成熟，生产具备感知能力、计算能力和通信能力的微型传感器已经成为可能。无线传感器网络综合了传感器技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术和通信技术，从而使传感器节点能够协作地实时监测、感知、采集网络分布区域内的各种环境信息或监测对象的信息。大量廉价、低功耗的传感器节点部署在观测区域内，每个节点可以与其通信半径内的邻居节点通信，通过自组织的方式，共同构成一个高度灵活的、低能耗的网络。由于节点由电池供电，存在能量约束，加之环境因素，整个网络的生命期不可避免地受到影响。因此，合理地利用网络能量是传感器网络协议设计所面临的首要问题。
网络数据的传输离不开路由协议。在无线传感器网络中，路由协议需要高效利用能量；同时由于节点数目较大，节点只能获取局部拓扑结构信息，路由协议要能在局部网络信息的基础上选择合适的路径。此外，传感器网络的路由协议具有应用相关性，不同应用中的协议可能差别很大。现有的路由协议主要存在以下典型的缺陷：(1)平面路由协议：不进行网络拓扑维护，且存在消息的“内爆”(1mplosion)和“重叠”(Overlap)问题；(2)层次型路由协议：在簇头选择时缺乏对节点地理位置的考虑，不能保证簇头节点的均匀分布；或者仅解决骨干网拓扑结构形成的问题，缺少在同一簇内进行簇头节点的动态更换。
随着无线通信技术的发展和不同应用的需要，无线传感器网络趋向于大规模、可扩展、高灵活，因此采用层次型路由协议对网络进行分簇，并且簇内、簇间同时协调工作将更加适应现实的需求。本文从有效利用传感器节点的能量出发，利用网格状二层分簇结构，分别在簇内进行动态簇头选举和簇间的可靠路由方面展开路由的研究，并作性能的仿真与对比。此外，在实验室提供的实验床基础上，本文实现了路由协议的原型，并对协议进行了有效的验证。本文的主要工作体现在以下几个方面：
(1) 提出一个无线传感器网络的路由协议框架：该框架由三个模块组成，分别为基于网格的分簇模块、簇内动态簇头选举模块和簇问路由模块；
(2) 采用基于节点地理位置的网格状分簇机制进行拓扑维护，借助连通支配集的性质进行骨干网络连通性维护；
(3) 提出并实现了一个动态簇头选举算法：根据节点的能量，使剩余能量大的节点具有较大概率成为簇头节点，并且实现簇头的自动轮换；
(4) 提出并实现基于路径代价和剩余能量的簇间多跳路由：簇间根据最小路径代价和簇头的剩余能量，在簇头之间建立路由表，通过合理调整参数，网络中的所有簇头节点只需通过一次广播即可建立最优路径；
(5) 进行算法性能的仿真与比较：通过仿真实验，对协议的性能进行分析，并实现本路由协议性能与传统协议LEACH的比较，验证了本协议的高效性；
(6) 进行原型系统的实现：在实验床的基础上完成网络的部署、路由功能的实现，以及测试数据的采集，有效的验证了本协议的可行性。