低功耗有损网络（Low Power and Lossy Network,LLN）凭借低成本、低功耗、部署灵活等特点得到广泛应用,互联网工程任务组（The Internet Engineering Task Force,IETF）提出的低功耗有损网络路由协议（IPv6 Routing Protocol for LLN,RPL）进一步推动了LLN的发展。随着无线传感器设备的不断增加,LLN中节点的高密集部署成为一种必然趋势,导致RPL路由协议面临一系列新的挑战。首先,在高密集场景下,LLN网络容量受限成为影响网络性能的瓶颈,大量研究表明使用多信道通信模式能够增加网络容量。因此,在RPL路由协议中引入多信道被认为是一种可靠的解决方案。此外,在多信道场景中构建网络拓扑时需要考虑网络负载均衡及信道利用率,以进一步提高网络性能。本文主要工作如下:首先,本文为了增加网络容量提高网络性能,将多信道通信模式应用于LLN中,提出一种高密集LLN中基于跨层的多信道路由协议。该协议设计了一种新颖的超帧结构,将通信周期解耦为路由维护阶段和数据传输阶段。其中,节点通过基于媒体访问控制（Medium Access Control,MAC）层地址伪随机码的信道分配机制,可以在数据传输阶段使用多信道通信模式进行并行数据传输。路由维护阶段主要保证网络拓扑结构的构建,通过改进Trickle计时器机制,减小网络中控制数据包开销,提高网络拓扑的收敛速度和路由维护效率。其次,针对上述多信道路由协议存在网络负载以及信道利用率不均衡的问题,本文提出了一种多信道LLN中基于负载均衡的跨层路由协议。该协议在选择最优父节点时,除了考虑候选父节点的跳数、链路质量以及子节点数量外,还需要考虑候选父节点所在工作信道的使用情况。因此,本文设计一种复合路由度量作为目标函数,并使用模糊层次分析法为各个路由度量分配权重。最后,本文使用Cooja模拟器对提出的两种路由协议进行仿真实验验证。实验结果表明,本文提出的两种路由协议在数据包交付率、平均端到端时延、系统吞吐量以及控制包开销等方面获得了显著提升。