无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSN)是由大量微型传感器节点通过多种无线通信协议而形成的自组织网络。由于WSN具有体积小和可部署在恶劣环境的特点,近年来其应用越来越广泛,如军事、交通、环境、救灾等方面。但是传感器也具有电量少的弱点,所以延长节点和整个传感器网络的工作寿命成为了非常重要的目标。在整个数据收集过程中,节点需要各自采集数据,经过若干节点转发到最终的Sink节点,即除了待机等部分,电量的消耗主要是数据采集、接收其他节点数据、向上层节点发送数据。数据采集消耗的能量与设定采集参数有关,没有太大优化空间,而接收和发送数据的能耗是可以利用优化传输策略来减少。本文根据传感器的数据接收和发送原理,并实际测定验证后,从减少接收和发送数据的能耗出发,提出了两种优化策略,第一种是最小化数据包个数从而降低传感器数据收发次数的数据聚合策略,提出了一种最优化模型,并给出了求解算法MinPackets,该算法复杂度较低,可在短时间内完成求解。实验结果表明,该模型可显著降低网络能耗并提高网络寿命,其中网络寿命可以比同方向研究ShortestPathTree模型增加10%-30%。第二种策略是最大化叶子结点个数以使得数据尽量聚合,同时还考虑了优化目标单一的问题应用到第二种策略,提出了性能与功耗可调的优化模型RES-WSN,具有较低求解复杂度,在问题规模达到数百个节点时仍能较快求解,提供了一种无线传感器网络可靠性与功耗(或不同寿命标准之间)可以灵活调整的手段。对于求解后得出的拓扑连接关系及流量分配结果,以“多实例”的思路及扩展DIO选项的方式提出并实现了一套基于RPL协议的部署方案,仅在协议框架内进行了较小扩展。实验结果表明,RES-WSN对于可靠性方面的调节幅度可以达到52.08%,对于能耗的调节幅度可以达到60.51%,尤其是在单纯节能目标优化的情况下,网络寿命(标准2)相比另一极端情况能够延长达42.54%,相比国外同类研究ShortestPathTree模型能够延长达9.23%。