● 摘要
无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSNs)是由大量具有自我数据感知、数据存储计算和数据通信能力的传感器节点以自组织、自适应方式构成的分布式网络系统，WSNs因其广阔的应用前景而成为国内外众多学者研究的热点之一。由于无线传感器节点存在计算能力、存储能力和电池能量等自身的局限性，如何高效利用节点能量、延长网络寿命是无线传感器网络协议设计的重要目标。WSNs不同于传统Internet网络和移动自组网，它有自己的特点：如节点能量不可补充、网络中存在大量的数据冗余。因此，传统的网络协议并不能很好的适合WSNs，WSNs要求有其独特的路由协议。
路由协议是无线传感器网络的核心技术之一，解决的是如何将Source节点采集到的数据传输Sink节点。因此，设计一个高效节能的路由协议对WSNs至关重要。本文对无线传感器网络能量有效的路由协议进行了研究，主要工作如下：
(1) 对WSNs基本概念、网络特点、应用领域以及国内外研究现状进行了综述，同时对WSNs体系结构和面临的关键技术进行了总结。
(2) 对WSNs出现的节能技术进行了研究和分类，从单个节点和整个网络两方面对WSNs出现过的节能策略进行了分析，并在此基础上对WSNs出现的典型的节能路由协议进行了介绍和比较，指出了该协议存在的优缺点，并通过列表的方式从路由协议的类型、是否具有扩展性、是否均衡等多方面进行了一一说明。
(3) 对基于集群结构的路由算法LEACH进行了描述和分析，通过在启动阶段引入概率选取机制，根据节点的剩余能量和节点的集中度选取簇头节点，提出了改进的路由算法LEACH-EC。实验仿真结果表明，本文提出的LEACH-EC算法与LEACH路由算法相比，使网络能耗更加均衡，有效延长了网络寿命。
(4) 对数据通信阶段簇头节点直接与Sink节点通信，造成节点传输能耗过大的缺点，通过模拟Dijstra算法为每个簇头节点建立了到Sink节点的多跳传输路径，提出了改进的路由算法LEACH-M。实验仿真结果表明，改进后的LEACH-M路由算法与LEACH-EC和LEACH相比，更加节省节点能量消耗，延长了网络寿命。
通过仿真实验，在相同的网络初始环境下，对改进后的LEACH-EC，LEACH-M和LEACH算法在网络平均寿命、网络存活节点个数、网络剩余能量、网络能耗均衡性多个方面进行了比较。实验结果表明改进后的LEACH-EC和扩展后的LEACH-M路由算法较传统的LEACH算法能更好地均衡网络负载和延长网络寿命，更适应于WSNs长期、高效地完成数据传输。