无线传感器网络技术作为新兴技术之一，近年来得到了迅速发展。无线传感器网络主要由布置在监测区域中大量的廉价微型传感器节点组成，实时监测传感器网络中的环境信息，在当今军事、医疗、养殖、商业等各个领域得到广泛的应用。因此无线传感器网络具有巨大的应用价值和广阔的发展前景，并且受到国内外学者的高度重视。无线传感器网络节点能量有限，因此能量高效性是路由设计的首要目标。网络拓扑是路由设计的主要依据，然而网络拓扑的动态性给路由协议的设计带来了一定困难。拓扑边缘（包括外部边缘和内部边缘洞）是网络拓扑的突出特征，因此本文研究热点是通过节点自组织算法得到明确的边缘拓扑信息，设计出高效的路由策略。国内外学者已经提出了一些边缘检测算法，但是这些算法仅仅针对边缘信息的获取，没有将拓扑边缘信息加以区分，得到的拓扑边缘信息不够明确，因此不能够很好的应用在路由协议的性能改善方面。并且网络主要依靠GPS设备得到节点的位置信息，在大规模部署的网络中带来巨大的成本和能量开销，不适用于低功耗的无线传感器网络。因此本文从边缘信息的获取，边缘信息的区分以及节点坐标的确定等着手，分别提出模糊边缘检测算法、基于梯度域的拓扑识别算法，从而得到明确的边缘拓扑信息，最终结合网络拓扑信息，提出能量高效的路由策略。文章首先通过分析拓扑边缘信息给路由带来的影响，提出模糊边缘检测算法，该算法利用一跳邻居节点信息，通过分布式计算得到拓扑边缘信息，相对于其它边缘检测算法复杂度更低并且能够动态调整边缘宽度。为了能够得到更加明确的地理信息，提出基于梯度域的拓扑识别算法，通过选择两个信源节点将监测区域划分为梯度域，根据梯度环被拓扑边缘分割的特点来区分拓扑边缘信息，不仅能够识别内外边缘而且能够区分不同的边缘洞，从而得到更加明确的拓扑信息。根据网络的拓扑边缘结构特点，本文提出基于拓扑边缘的层次树路由，首先依据拓扑信息将网络进行划，分为多个梯度环，并且计算出各梯度环的最优树节点，然后进入路由建立阶段。路由的建立分为层次路由树的建立阶段和数据传输阶段。在层次路由树建立阶段首先确定各梯度环的树节点，建立上层路由树，并且每个树节点自立为下层路由树的根节点；网络中非树节点选择加入最近的根节点并建立下层路由树，至此完成层次路由树的建立。无线传感器网络路由建立之后进入数据传输阶段，节点根据分配的时隙稳定传输数据到根节点，最终汇聚到Sink节点。两个阶段为一个轮，每一轮要重新选择树节点。利用VC6.0以及Matlab对路由算法进行仿真，首先对比LEACH和PEGASIS分析路由延迟，其次对梯度环的大小进行分析，最后将本文提出的路由算法与LEACH与LEACH-C以及GAF路由算法进行比较，分别在无边缘洞和有边缘洞的情况下进行分析，最终得出结论：本文提出的基于拓扑边缘的层次树路由延迟比较小，节点负载比较均衡，延长了网络生命期。最后对论文进行了总结与展望。对本文提出的拓扑控制策略进行了终结，并针对本文提出的拓扑获取算法以及路由算法进行分析，提出今后需要做的工作。