无线传感器网络是一种全新的信息获取和处理技术,它将逻辑上的信息世界与客观上的物理世界融合在了一起,作为未来实现“普适计算”的一种新型技术,无线传感器网络在越来越多的领域均表现出了广阔的应用前景。由于无线传感器节点是一种微电子设备,受体积和成本制约,传感器节点的计算能力、存储能力、通信能力以及所携带的能量都十分有限。且因无线传感器节点大面积、高密度的部署和恶劣的工作环境,无法再次进行能量补充和更新,因此减少能量消耗、最大化网络寿命成了设计路由算法的核心问题,本论文正是基于该核心问题,设计和实现了基于分层的非均匀分簇路由算法;该算法重点考虑了簇头选择、非均匀分簇和路由负载均衡三个关键因素。首先由分层系数确定网络总的层次数,每个节点计算自己所在的层数,并根据簇头选择公式来选择是否当选为候选簇头,候选簇头的竞争半径由所在层数和竞争半径系数共同决定,然后依据簇头选择机制多次迭代来产生最终簇头,这样合理的将层次数引入到了簇头选择和分簇过程中,使生成的簇头数目更合理、簇头分布更均匀;在路由选择阶段,借鉴了能量高效的非均匀分簇算法中能量开销指标的思想,并根据多次网络实验结果,对其进行了改进,使选出的路由更适合担任数据的转发任务。通过MATLAB平台仿真实验,验证了该算法更节省能量,较好的缓解了“热区”问题,延长了网络生命周期。为了进一步均衡链路负载,在BLUC算法基础上,设计和实现了分层分簇的多路径路由算法,该算法考虑了转发节点的剩余能量,并依据路由表中节点剩余能量的变化而选择不同的转发链路,实现了多路径传输的目标:实验验证了该算法较好的均衡了链路负载,显著延长了网络生命周期和第一个死亡节点的时间。