随着传感器技术、微电子技术、嵌入式处理技术以及无线通信技术的发展，横跨计算机与通信领域的无线传感器网络技术已成为目前的研究热点，并得到越来越广泛的应用。无线传感器网络作为由大量资源受限的传感器节点构成的分布式、自组织的无线网络，路由协议的设计对网络的性能指标如网络生命期、网络时延的影响巨大。本文从拓扑结构的角度出发，研究比较了无线传感器网络的几种典型的路由协议，并通过借鉴GSEN协议中结合分簇结构和链形结构的思想，提出了一种新型的路由协议——TRBCRP协议。TRBCRP的基本思想是将树形拓扑结构应用于分簇路由协议簇内，并通过簇头轮换机制构建动态拓扑结构以提高网络能耗均衡性。TRBCRP的优点还在于其对网络能耗和时延性能的调节作用，可通过节点初始功率的调节和父节点选择机制的变化实现以能量换时间或以时间换能量。在TRBCRP协议的基础上，本文还提出了在簇内构建最小能耗树的方法，由此形成了TRBCRP的最节能方案——TRBCRP-E。本文通过OMNET++仿真工具分析比较了LEACH协议、GSEN协议、TRBCRP以及TRBCRP-E协议的性能指标。仿真结果表明，TRBCRP-E在网络生命期和网络时延性能上均优于GSEN，而TRBCRP则可通过对节点初始功率的调节，平衡网络时延和网络能耗的矛盾，使网络生命期和网络时延均优于GSEN，并在网络时延略高于LEACH的情况下，网络生命期远远高于LEACH。