无线传感网络是因特网技术之后,又一个对人们生活产生重大影响的信息技术。它是由大量随机部署在监测区域的微小传感器节点通过自组织方式构成的分布式网络系统,一般用于在无人值守的情况下对周围感兴趣的环境变量或者事件对象进行监测,将采集的信息传送给远处的观察者,由观察者根据汇聚来的数据进行分析,从而掌握监测区域环境或者事件的情况。目前在军事、医疗、环境等领域有着相当的应用,必将在未来生活中影响人们的方方面面。然而,由于传感器节点依靠电池供给能量,往往部署环境恶劣且无人值守,所以不易对如此众多的节点更换电池,网络生命周期就成为了无线传感器网络的关键性能指标之一。　　要延长网络的生命周期首先当然考虑的是如何节能,但对网络中有限能量高效管理,使得网络中的能量相对均衡消耗,避免某些节点过早能量耗尽,也是延长网络生命周期又一重要措施,在无线传感网络体系设计中显得更为重要,也是拓扑算法设计的重点。在目前的研究中,分簇算法被认为是进行高效的能量管理,延长网络生命周期的最有效的途径之一。本文从无线传感网络能量均衡消耗的角度出发,对网络的中的个体与群体的能量消耗的做了深入的研究,在此基础上对分簇算法中的TopDisc算法进行相应改进。　　论文参考了大量文献资料,分析和总结前人提出的拓扑算法,重点分析了TopDisc算法优缺点并对TopDisc算法的改进做了详细的阐述。并采用无线传感网络实验中标准数据集来模拟仿真实验,对TopDisc算法与改进的TopDisc算法在网络中第一个死亡节点出现时的周期数和网络能量消耗均衡度(方差来表示)、拓扑周期内各节点能量消耗情况和网络能量消耗均衡趋势(方差来表示)方面做了对比,模拟实验数据结果表明在TopDisc算法一个拓扑周期内改进后的算法比原算法的周期长度提高3倍,其能量均衡度(方差)的变化率只有原算法的16.6％,每轮采集时节点的能量总消耗减少约80％。模拟实验数据表明通过对原算法的综合改进,能有效的减少能量消耗和均衡网络中各节点能量消耗,从而延长网络生命周期。　　本文的贡献和创新点在于深入分析经典TopDisc算法特点并从能量均衡消耗角度结合以下四个策略对其进行综合改进:　　(1)由于簇首能量的消耗相对比较大,所以针对网络簇首的选取,不仅考虑距离因素并且加入自身剩余能量因素,排除或降低能量较低的节点成为簇首的可能,使得网络中能量较大节点成为簇首,平衡节点能量消耗的速度。　　(2)由于网络中节点布撒随机密度不均,造成形成的簇的大小不一,导致簇首节点能量消耗不均,对簇内节点较多的簇,对其进行分裂,形成大小相对均匀的簇,使得簇首节点的能量消耗进一步均衡。　　(3)由于当簇首节点能量耗尽时,整个网络就需要重新拓扑,而拓扑的代价相对巨大,为了减少反复拓扑的次数,采取备用簇首机制,使得当该簇首达到一定阈值时切换备用簇首节点为新簇首,整个网络不用重新拓扑继续运行下去,节约重新拓扑发生巨大能量消耗。　　(4)由于无线传感网络数据的传输能量消耗与距离紧密相关。在一定的距离范围内,能量消耗与距离的平方近似成正比,超出这个距离,能量的消耗与距离四次方近似成正比。为了进一步降低能耗和能量消耗均衡,在距离较远的节点间,尤其是簇首和簇首间(簇首间传输的数据量较大且距离相对较远)加入中继节点,通过中继节点将数据传输进行中转,降低源节点发射功率,均衡源节点和中继节点的能量消耗。