无线传感器网络(WirelessSensorNetwork，WSN)是由大量具有感知、信息采集、数据处理以及无线通信等功能的传感器节点组成的自组织分布式网络。近年来，无线传感器网络的应用越来越广泛，如何提高能量的利用效率、均衡网络能耗以及延长网络的生命周期一直是研究者们关注的热点。路由协议作为影响节点能量消耗的重要方面，其性能的好坏很大程度上决定了网络的性能。因此，研究高效、能耗均衡的路由算法对推动无线传感器网络的发展具有很强的理论和现实意义。本文在分析了现有各种典型无线传感器网络路由协议的基础上，选择最具代表性的基于分簇思想的层次路由协议为主要研究对象，详细分析了层次路由协议的基本原理及特点，并在此基础上总结了低功耗、高效的能耗均衡路由算法的设计要求。具体来说，本文的主要工作如下：（1）提出了一种基于链路的能耗均衡多跳路由算法(MRECB)。针对LEACH协议的簇头选举算法具有极大的随机性、缺乏对节点能量以及地理位置等因素考虑的问题，通过修改阈值函数得到了一种新的充分考虑了节点能量以及地理位置等因素的簇头选举策略，确保选出的簇头节点具有足够的能量并且位置分布更为合理，从而形成更优的簇结构。针对LEACH协议中簇头与基站远距离直接通信导致网络扩展性不强以及簇头能耗过大的问题，结合PEGASIS协议节点成链思想，提出了一种基于权值的簇头成链多跳路由模型，通过采用簇间单跳和簇间多跳相结合的通信方式，减少远距离通信时的能量开销，提高了能量的利用率，同时网络的扩展性也得以加强。仿真结果表明，MRECB算法具有较好的能量利用效率，能有效延长网络的寿命。（2）提出了一种基于时间竞争的非均匀分簇路由算法(UCTC)。目前已存在的大部分分簇路由协议都是基于同构假设条件而提出来的，在实际应用中具有很大的局限性，UCTC算法将节点的能量转为为延迟时间，采用基于时间竞争的机制来选举簇头，使得能量较高的节点优先参与簇头的选举；另外，为了解决基于多跳通信方式的分簇路由协议的“热区”问题，UCTC算法在簇的构建过程中采用非均匀分簇的方式来构建规模不同的簇结构以均衡负载。实验结果表明，UCTC算法很大程度上避免了“热区”现象的出现，有效的均衡了整个网络的负载。