近年来,无线传感器网络以其可随机排列、自组织、自适应等优点,得到了广泛的应用。无线传感器网络的发展使人们对外在世界的信息获取能力显著增强,但是越来越多的应用场景需要网络在感知外界信息的基础上,进行有效的分析及处理。传统的无线传感器网络不能满足繁杂的系统需求,无线传感器-执行器网络(Wireless Sensor-Actuator Network,WSAN)的出现满足了这一需求。WSAN在原有的无线传感器网络的基础之上,加入了少数功能强大的执行器。这些执行器在网络的感知能力之上,能够对所获信息做出实时地分析及处理,减少网络中的冗余信息传输,有效地解决了网络的能耗问题。但是,由于WSAN中的执行器节点在数据融合及分析过程中的时延,使得网络针对时延敏感的业务不能提供高效的服务,因而如何在提高网络的执行能力、节约能耗的同时保证网络的实时性传输是WSAN需要解决的主要问题。本文的主要贡献如下:(1)本文研究了无线传感器-执行器网络的网络结构、路由协议及相关技术,分析了无线传感器-执行器网络中不同的业务需求对路由协议及网络性能的要求;(2)针对WSAN网络中的时延敏感业务建立了 WSAN网络模型。为实现网络的分层结构,应用分簇算法对网络传感器节点进行分簇,分簇的网络路由算法设计归结为旅行商(Traveling Salesman Problem,TSP)问题;(3)基于对经典TSP问题的算法分析,比较了蚁群算法、混合蛙跳算法、遗传算法的过程和性能,结合混合蛙跳算法的局部更新搜索能力以及蚁群算法的正反馈机制分布式计算方式提出了适用WSAN的SFL-ACA节点分簇算法,有效的实现了 WSAN的实时信息收集及传输;(4)针对实际应用场景提出了改进的WSAN路由协议,进一步缩短了网络传输的时延;(5)应用仿真实验将本文提出的算法与蚁群算法、混合蛙跳算法和遗传算法三种仿生算法进行比较,SFL-ACA算法的求解精度与收敛速度均优于这三种算法;基于SFL-ACA算法的改进型WSAN路由协议能够降低一半的传输时延。(6)基于对不同执行器节点数目的WSAN网络仿真研究,给出了有效的执行器节点数量配置方案。综上,本文研究了分层的WSAN模型、提出了实时性高的路由算法,应用仿真实验验证了算法的实时性、研究了执行器节点配置比例。本论文研究将对不同应用要求下搭建实际的WSAN网络提供有效的指导,所提路由算法具备实用意义。