无线传感器网络(Wireless Sensor Network, WSN)是由大量廉价、体积微小的传感器节点以自组织的方式组成的无线网络。节点能量有限是制约网络寿命的最重要因数之一。基于分簇技术的路由协议能提高网络能量的有效利用,延长整个网络的生存时间。因此为了达到较高的能量效率和保证理想的网络寿命,分簇路由协议是一个非常值得研究的课题。分簇路由协议中经典的LEACH协议随机地选取一定数量的节点作为簇头,通过周期性地在节点间轮换簇头的角色来平衡网络中节点的能量消耗。相比平面路由协议,提高了网络能量的有效利用,延长了整个网络的生存时间。但该协议仍存在节点的能量消耗不均衡问题,对于网络生存时间有较大影响。本文以LEACH分簇路由协议的研究为出发点,针对LEACH分簇路由协议中网络节点能量消耗不均衡问题,提出簇头多重选择能量均衡路由协议CMSEB和簇头多重选择能量均衡多跳路由协议CMSEB-MH,包括簇头多重选择策略、新的簇头选择算法和非簇头节点入簇算法,以及簇间通信的启发式多跳机制,能够均衡网络能耗,延长网络寿命。主要包括以下几方面的工作：(1)本文研究LEACH协议中簇头数目不稳定和簇头分布不均所导致的簇头负载不均衡的问题。设计一种簇头多重选择(簇头重分布)策略来达到簇头分布均匀的同时使得每轮的簇头数目在一定程度上保持稳定。当簇头初步选举后,在判定簇头稀疏区域与簇头密集区域的基础上对其中的簇头进行增减,从而均匀地分布簇头。同时本文研究各节点能量消耗的独立性所产生的节点间能耗不均衡的问题,加入了对节点剩余能量这一因素的考量,设计新的簇头选择算法和非簇头节点入簇算法来解决这一问题。根据节点剩余能量的不同来控制其负载(即是否成为簇头和簇的大小),以期达到能量均衡的目标。基于上述策略和算法,本文提出了簇头多重选择能量均衡路由协议CMSEB.然后本文分析了CMSEB协议的复杂度,证明了协议的消息复杂度为O(N)。最后通过一系列实验仿真,对CMSEB协议与LEACH协议和HEED协议进行性能上的对比和具体分析,结果表明CMSEB协议在簇头数目稳定性、网络能耗均衡以及延长网络寿命等方面的表现均优于LEACH和HEED,网络寿命较LEACH提升了30%。(2)针对簇间单跳通信机制所引起的能耗过大和不均衡问题,本文深入分析了出现该问题的原因和对网络的影响。引入了簇间多跳通信机制,各簇头分别采用启发式的方法计算最小能量消耗的转发路径,据此各自选择下一跳的转发簇头,通过这种簇头间的分布式计算生成整个网络的多跳路由。并且通过设定基站直接通信范围的方式来减轻多跳机制所产生的“热点”问题和延迟问题。基于上述多跳机制,本文提出了簇头多重选择能量均衡多跳路由协议CMSEB-MH。最后通过一系列实验仿真,对CMSEB-MH协议与LEACH协议和CMSEB协议进行性能上的对比和具体分析,结果表明CMSEB-MH协议在网络能耗均衡和延长网络寿命等方面的表现均优于LEACH和CMSEB,网络寿命较LEACH提升了45%,较CMSEB提升了12%。无线传感器网络中,在节点能量有限的前提下,研究提高网络中能量消耗的均衡性,延长整个网络的寿命,对于保证无线传感器网络在实际环境中应用的效果,促进无线传感器网络技术的发展具有重要的意义。