森林环境监测无线传感网需要在广阔的自然环境中长时间运转,有些环境还比较恶劣,人类很难轻易到达,这对于传感器等设备的能耗是个巨大挑战。近年来,将具有节能优势的占空比工作模式应用于森林环境监测网络成为一个有效方案。但是在数据传输方面也带来了一些问题:一是传感器节点需要定期或者不定期进入休眠状态,导致网络的拓扑结构经常产生变化,提高了路由决策的复杂程度和难度;二是节点休眠导致了传输等待时间增大,数据端到端传输延时成倍增加。面对这些新问题,需要根据森林环境下的无线传感网的特点,对路由机制进行深入研究。本文针对这些问题展开了一系列研究工作。(1)森林环境监测网络部署在大自然中,自集能传感器节点的应用越来越多,针对网络中包含或者全部是自集能传感器节点的情况进行路由机制测试,发现自集能森林环境监测网络中网络环路的发生率很高。这主要是因为传感器节点要在不同的状态之间切换,网络的拓扑结构动态变化,需要动态进行路由决策。通过实验发现,现有路由协议都不能很好地检测和解锁环路。本文针对自集能无线传感网,提出了基于环路检测和避免的路由协议La-CTP,优化改进重构路由线路时的策略,主要包括下一跳节点更新机制和环路解锁算法,对比实验分析表明,La-CTP协议对避免网络中环路的形成具有明显效果,数据传输的成功率得到了提高;并且网络中信标收发的数量减少,节约了能量消耗。(2)森林环境监测网络中需要采集的指标多样,传感器的类型和工作特点也有很多种情况,因此,这样的网络应能允许节点具有不同的占空比和工作时序,即异步占空比无线传感网。目前关于这种网络的研究还比较少。本文在充分考虑异步占空比网络特点的基础上提出了新的高效的机会路由策略EOF,分为三个关键部分:一是充分考虑了异步占空比网络中节点工作时序和链路质量的路由测度EDs;二是轻量有效的转发协调机制,减少网络中的重复发送;三是提出了轻量级的链路质量更新机制,为及时掌握网络状态提供有力支撑。实验针对网络吞吐量、传输延时、能耗、跳数、网络覆盖率等指标进行了分析对比,表明EOF算法较之前的算法在占空比差别越大的网络中,优势越明显,说明EOF是适用于异步占空比网络的。(3)森林环境中的预警类网络,如森林火警监测、水土流失监测、病虫害监测等,对数据传输的实时性要求比较高。针对这类网络,本文提出了 S-APTEEN协议,优化了数据采集方案,减少无效的网络传输,优化了新的簇头选取标准,充分考虑了链路质量对于数据传输性能的影响。实验表明,S-APTEEN协议减少了网络的传输量和网络能耗,网络生存周期得到了明显的延长。