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无线传感器网络（WSNs），由部署在监测区域内的大量传感器节点以自组织和多跳的方式构成的。由于常部署于恶劣环境中，加之节点的存储能量有限，造成传感器节点失效或死亡，从而对网络结构和网络功能造成巨大影响，因此设计容错能力较高的网络拓扑是提升WSNs服务质量的关键问题。 无标度网络由于其自身节点度的不均衡性，对节点随机失效具有较为优秀的抗毁性，因此，无标度理论常用于WSNs拓扑设计，可以有效提升网络稳定性和应用价值。然而，无标度网络连接的不均衡性引发了能耗差异巨大，重要节点通信受阻等一系列问题，如何为WSNs设计更为均衡的鲁棒性拓扑，是本文的研究重点。本文针对能耗均衡性拓扑演化方法以及提升通信传输能力的拓扑添边策略进行了重点研究： （1）无标度网络节点连接的差异性导致重要节点过早失效，从而影响整个网络的正常功能。区别于以往的研究，本文从无线电能耗公式以及WSNs通信特点入手，提出了传输压力和通信能耗的估计模型，为网络构建初期数据资源匮乏情况下提供了重要参数。为了使网络演化更具可控性，本文在BBV模型的基础上，提出了非一致初始化边权，使网络的边权计算更加合理。此外，为了使演化网络满足多样化的需求，本文在原模型上加入了可调参数，使网络演化趋向应用需求。仿真实验表明，本文算法可以有效均衡能量消耗，延长网络寿命周期，保持较为优秀的鲁棒性。 （2）本文基于复杂网络理论提出了一种新型的添边策略（LLA），旨在提高WSNs的传输能力和鲁棒性。区别于以往的研究成果，LLA策略将WSNs工作的独特性重点纳入考虑范畴，引进了变系数划分集合的连边准则，使连边策略更具针对性。同时，为了避免在添边策略实施过程中触发“陷阱”，LLA对边权的排序环节进行了调整，采用二次排序方式使排序和添边结果更加合理。仿真实验表明，和以往的研究成果相比，LLA策略可以更有效增强网络鲁棒性和传输能力。