随着微传感器技术、嵌入式技术以及低功耗无线通信技术的快速发展,无线传感器网络引起了人们越来越多的关注。它是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成,通过无线通信方式形成的一个多跳自组织网络系统,其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息,并发送给观察者。无线传感器网络具有广泛的应用前景,能应用于国防军事、医疗卫生、环境监测、灾难现场等诸多领域。路由协议是无线传感器网络研究的核心技术之一,它解决的是数据如何在网络中进行传输的问题,它的性能与整个网络的性能密切相关。由于传感器节点的能量十分有限,一旦投放使用,将很难再补充能量,因此如何利用有限的能量,有效延长网络的生存期始终是一个关键问题。分簇路由协议通过对网络进行有效分簇和数据融合,能够大大减少网络中冗余信息的传递,从而有效提高网络性能,因此成为目前研究的一个热点。本文在对若干经典分簇路由协议分析的基础上,针对现有协议存在的问题和不足,提出了一种新的基于最优簇首和多跳机制的高效分簇路由协议,称之为OCHM协议,详细介绍了OCHM协议的设计方案和实现策略。新协议分两个阶段,在分簇阶段,能够根据网络中剩余节点个数来确定簇数目,使其一直保持最佳状态,并在簇首选择时充分考虑节点剩余能量和地理位置因素;在稳定传输阶段,采用改进的簇首间多跳路由机制而不是直接发送,通过距离和能量限制条件在所有簇首间挑选合理的中继转发簇首,并在转发过程中再次进行数据融合。这样,通过最优簇首选择和改进的多跳路由机制,有效的均衡节点能耗,降低通信代价,从而提高网络性能。仿真结果表明,与经典分簇路由协议相比,OCHM协议能够动态调整网络中的簇数目使其保持最佳状态,并使簇首在整个区域内均匀分布;有效平衡节点间开销,提高能量有效性,降低了网络整体能耗;延迟节点的死亡时间,从而明显提高了网络的生存期,并具有良好的鲁棒性和扩展性。