微机电系统(MEMS)越来越广泛的应用促进了更智能化的传感器的产生,这使得无线传感器网络在近年来获得了越来越多的关注。与传统的传感器相比,这些传感器节点拥有有限的计算和处理能力,体积更小也更便宜。这些节点可以从环境中感知、测量、采集信息,并且可以经过本地处理之后传送给用户。无线传感器网络在军事、医疗、空间探索、环境监测以及工业、民用和家庭网络等领域具有广泛的应用前景,其发展和应用将会给人类生产生活的各个领域带来深远的影响。但是由于诸如处理能力、储存容量、节点能源以及带宽等的约束,要使它得到大规模应用还存在许多需要解决的问题,设计一个满足需要的高效路由协议就是其中之一。本文首先介绍了无线传感器网络的概念、研究背景、应用前景及国内外研究现状、无线传感器网络的分类和特点,研究了无线传感器网络的协议栈和路由协议的分类,分析和比较了几种有代表性的路由协议及其性能和优缺点,并着重分析和研究了无线传感器网络的分簇路由协议。本文选择了经典分簇路由协议LEACH (Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy)作为研究重点,分析了其中存在的问题,并针对这些问题在原有算法的基础上提出了改进方案。概括为以下几点：首先是考虑到剩余能量问题,改进了阈值T(n)的计算方法；其次是簇间采用单跳与多跳相结合的通信方式,簇首节点只需将数据发送给邻近的簇首节点而不是相距很远的sink节点,可以减少簇首节点的能耗,平衡整个网络的负载；最后是在分簇时考虑最大连通度问题,并反其意而用之,优化分簇格局,尽量避免“热区”问题,平衡簇内负载。对于以上几点改进,采用OPNET网络仿真工具进行了仿真和分析,仿真结果表明,改进后的路由算法I-LEACH(improved-LEACH)比原来的LEACH算法延长了网络生命周期,降低了系统整体能耗,增强了网络的可扩展性。