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无线传感器网络中传感器节点体积小,采用电池供电,因此造成了单个节点处理和存储能力有限、通信范围有限、能量有限等问题。然而,相邻节点间共享信道极易引起收发数据的冲突,这样不仅引起分组丢失而且增大了由重传导致的时延和能量消耗。传统的分层协议体系结构各层之间彼此透明,以保持各层设计的独立性,虽然简化了网络协议开发和降低了实现的难度,但是不能很好地适应无线传感器网络的特性,不能综合各层的信息以实现低冲突、高能效。为此,本文将主要研究跨层路由协议,并提出了一种新的路由协议。本文针对无线传感器网络中的跨层路由协议进行研究,主要完成了以下的工作:(1)介绍了传统的采用分层协议体系结构的无线传感器网络路由协议,分析其优点及其不足,针对其不足,引出了跨层设计的解决方法。接着,阐述了跨层设计的必要性及方法。然后,介绍和分析了几种采用跨层设计的路由协议。(2)在网络协议体系结构中设计了新的接口。本文在MAC层和物理层设计了新的接口函数,且在网络层设计了独立的逻辑控制单元。网络层通过逻辑控制单元调用MAC层和物理层的接口函数,以获得它们的信息。(3)提出了一种基于跨层设计的冲突感知且能量高效的路由协议(collision-aware energy-efficient routing protocol ,CAEE)。CAEE路由协议利用逻辑控制单元中得到的信息,计算出路径中候选节点的冲突度和能量度,以此作为路由选择的度量,来实现降低网络中的冲突和提高能量使用效率。为降低网络中的冲突,CAEE路由协议引入了冲突度作为路由度量的计算参数,在选择路径时避开冲突较高的区域。为提高网络的能量效率,CAEE路由协议在路由度量中引入了能量度,尽量选择路径总能耗低且节点剩余能量高的路径作为路由。为了进一步的降低节点能量消耗和减少冲突,本文利用无线信道增益对称原理,在联合MAC层和物理层的基础上计算出最优发送功率,对每一跳的发送功率进行优化。仿真结果表明,与AODV相比,CAEE的丢包率降低20%左右。且在平均端到端延时、网络能耗和网络生存时间方面,CAEE均优于AODV。