现如今,随着人工智能和大数据技术的不断发展,通信领域未来将逐渐实现万物互联的目标。而由大量廉价低功耗的传感器组成的无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)也同样得到足够的重视和发展。目前,WSN中最主要的问题为节点有限的能量会直接影响WSN的生命周期。此外,传感器节点通常被布置于人类到达困难的地方,电池更换成本较大。所以在传感器节点能源有限的前提下,研究如何改善网络中能源的利用效率,延长网络的生命周期是该领域目前的主要探索点。传感器节点中的主要能量都用于数据传输,而基于分簇结构的路由协议在网络延展性和节能性方面都能有效延长网络的生命周期。本文以此课题为出发点,对基于分簇结构的WSN路由协议中的节点能耗不均和热点效应问题作出深入探究,并构建新的分簇路由协议。具体研究内容如下:1.现有基于博弈论的WSN分簇路由算法对节点收益和代价都未明确定义,同时对节点收益函数的最优值求取研究不够深入,无法真正选出最优簇头,达到节点的能耗均衡。针对这一问题,本文对节点收益和代价作出定义,并构建重复博弈模型,得到节点的二阶收益函数,进而利用凸优化的方法求取其最大值。最后证明在收益函数取得最大值时,节点处于纳什均衡(Nash Equilibrium,NE)状态。在此前提下,提出基于博弈论的能量均衡分簇算法(Energy-Balance Clustering based on Game Theory,ECGT)。仿真实验证明,本算法能够均衡节点间能量,改善网络生命周期。2.WSN中多跳传输的方式,会导致局部区域节点因负担过多转发工作先于其他节点耗完能量,造成热点效应。本文针对热点效应,提出基于变权模糊逻辑的非均匀分簇路由算法(Unequal Clustering Routing Mechanism Based on Variable-Weight Fuzzy Logic,UCR-VF)。本算法考虑节点度,节点到基站(Base Station,BS)距离以及节点能量均衡性,通过以上三种参数的值和模糊推理规则的相似度求取每条规则的权重。该权重可随参数值变化。然后利用构建的变权模糊逻辑模型求取节点成为簇首概率和簇首的簇半径。仿真实验证明,本协议能有效解决网络热点效应问题。