随着传感器技术、电子通讯技术与分布式信息处理技术的发展,低功耗、分布式的无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)在军事应用、农业生产、医疗监测等领域都有着十分广阔的应用前景。WSN的研究越来越受到国内外研究学者的重视。与传统的计算机网络不同,WSN具有网络无中心设备,传输节点能量受限、计算能力弱的特点。由于WSN传感器节点的部署区域环境复杂,节点安装后更换电池困难,实际应用要求WSN的网络节点能够迅速地自组织形成一个传输可靠、吞吐量大、高效节能的数据分组传输网络。目前改变供能方式(如采用太阳能供电)或降低节点功耗的方案由于受到成本、体积的限制而难以实现,因此研究高效节能的网络路由协议具有十分重要的意义。本文主要在WSN节点随机部署的情况下,从网络拓扑和数据传输两方面开展讨论,研究如何均衡网络能量消耗,提出了一种基于能量均衡的WSN分簇多路径路由算法,取得了一定研究成果,具体研究内容如下:(1)提出了一种基于粒子群优化的WSN分簇路由算法,对经典低功耗自适应聚类层次路由(Low-Energy Adaptive Clustering Hierarchy,LEACH)进行了改进。根据网络情况确定最佳成簇数目,采用改进的粒子群算法对簇头选举过程进行优化,设计了新的适应度函数,综合考虑了簇头节点的剩余能量、簇头到汇聚节点的距离、簇内节点分布等因素。在簇间数据传输方面,为了避免单跳路由造成部分节点过早死亡,采用基于最小能耗的簇间多跳路由方式进行通信。仿真结果表明,该算法可以有效地均衡网络能量的消耗,延长网络生命周期。(2)考虑实际应用中对网络路由稳定性的要求,本文对单路径路由算法进行拓展,提出了一种基于能量优先的多路径路由选择算法。算法在簇间通信时产生多条可选路由,参照历史数据、路由跳数、能量消耗参数、节点剩余能量对每条路由进行能量优先级评价,使源节点每次从历史路由中选择当前最优路由进行通信。仿真实验表明,该算法既能够保证数据传输的稳定性,同时还能均衡每条路径上的节点能量消耗。(3)将前面两章中的分簇路由和多路径路由的研究成果综合应用到异构WSN中。利用分簇优化算法合理部署超级节点,选择超级节点担任簇头,进行簇间多路径路由通信。同时还针对超级节点失效的情况,提出了相应的容错机制。仿真表明,基于能量均衡的WSN分簇多路径路由算法可以优化异构WSN性能。