IEEE 802.15.4标准是IEEE标准化协会为低速无线个人网(Low-Rate Wireless Personal Network,LR-WPAN)制定的通信标准,它定义了LR-WPAN的物理层和介质访问控制层。该标准具有架构简单、传输距离短、低速率、低功耗等特点,符合无线传感器网络的基本要求。在无线传感器网络中,节点携带的能量有限且一般没有补充,因此路由协议需要高效利用能量。同时,由于传感器网络节点规模较大,只能获取局部拓扑结构信息,因此路由协议要能在局部网络信息的基础上选择合适的路径。为了更好的提高路由协议的性能,首先对IEEE 802.15.4的固定占空比进行优化,提出了动态自适应占空比调节方案DSBA(Dynamic Superframeorder Beaconorder Adaption algorithm),即对比当前节点所能处理的数据帧数量和下一周期要收到的数据帧数量,动态调整占空比使之适合网络流量传输从而优化IEEE 802.15.4的网络性能;其次,针对IEEE 802.15.4的信标冲突问题,提出了独立时间偏移量算法ITD(Individual Time Division),即协调器为申请关联的设备分配时间偏移量TD,从而使不同的设备在不同的时间段发送信标帧以降低信标帧传输冲突,提高网络性能。最后,通过对IEEE 802.15.4协议性能优化的基础上,本文提出了在IEEE 802.15.4的链路层设计路由协议,减少了路由协议设计在网络层及其高层所带来的路由查找时间和层间的封装、解封装处理时间,以及诸多操作带来的能量消耗。本文对上述所有方案进行了性能分析,数据结果表明,所提路由算法大幅度降低路由建立时延,减少路由建立开销和能量消耗。