随着无线通信技术、电子技术的不断发展,新的电路工艺涌现,低功耗、高可靠的嵌入式设备广泛应用,无线传感网络依然是一个研究的热点问题。无线传感器网络涉及到嵌入式处理技术、传感器技术和通信技术等,配合当下时兴的近场通信技术、WIFI技术、蓝牙技术,是云计算和物联网中的核心工程。作为一种日益成熟且有着广阔应用前景的技术,受到了全世界的高度关注。它已经广泛应用于军事、环境、医疗健康、工业生产、农业发展等众多领域。本文从无线传感器网络的体系结构、独特的属性以及其关键路由技术进行介绍,并列出相关的评价标准和其相应的应用方向。系统阐述了无线传感网络异构性及能耗模型,并分析两种异构传感器网络簇头选举算法SEP、DEEC。针对它们存在高级节点的死亡开始出现的时间发生在普通节点开始死亡时,甚至普通节点已经全部死亡时这一不足,本文提出了一种有效利用节点初始能量和节点剩余能量的改进算法思路,通过引入加权因子k,控制高级节点当选簇头的概率,用以控制高级节点和普通节点的死亡时间,使之趋于相同,以提高网络的生命周期。在文章的后半部分,将引入蚁群算法的相关思想,结合两种经典的分层路由协议Leach和PEGASIS协议,提出一种基于排列的蚁群算法的能量均衡的分层路由协议(ERASCH,Energy-balance Rank-based Ant System Clustering Hierarchy),采用局部与全局信息素更新相结合的思想,局部更新中奖励最优搜索,惩罚最差搜索,以提高收敛速度;全局更新中对搜索结果进行排序,信息素更新量取决于排序的名次,以提高全局搜索能力,防止早熟。同时系统介绍了蚁群算法路由设计中的节点设计和报文设计等细节。ERASCH在簇头的选举、簇的形成、链路路由时信息素更新方式,信息素计算公式等几个方面提出创新的方法。最后,介绍和分析了 TinyOS,采用组件式的编程,并在TinyOS上面实现了 ERASCH算法。并且阐述了 ERASCH的关键组件及接口的设计过程进程,同时在TOSSIM仿真平台上对ERASCH算法的路由协议进行了仿真测试。ERASCH的算法性能分析以及与经典算法的比较的实验结果表明,算法对网络的生命周期的提高、整体能耗的均衡都有明显的改善。