无线传感器网络集传感器技术和无线网络通信技术于一体，目前被广泛的应用于环境监测、城市管理、军事国防、抢险救灾和危险区域远程控制等诸多领域。但节点能量受限且工作于维护困难的区域制约着无线传感器网络的发展，因此，研究能源的合理利用，延长网络的生命周期，就成为无线传感器网络的关键技术之一。本文分析了无线传感器网络的协议，总结了现有物理层、数据链路层和网络层的分层节能优化算法；分析表明跨层优化设计可以通过不同协议层之间的信息共享来实现网络性能的最优化。因此，本文在分析了JRMLOSNEC优化算法和CDLMIWSN优化算法的基础上提出生命周期最大的跨层优化改进算法。在物理层以多进制调制阶数M作为跨层优化的参数，建立了数据传送时间、发射功率和调制阶数之间的关系模型，仿真得出使得网络生命周期最大时的最优调制阶数M。在网络层引入节点剩余能量和距离因子作为跨层优化的参数，以LEACH分簇路由协议替换上述算法中的平面路由协议。通过分析最优簇头数目，选择最佳簇头节点和簇间路由设计了一种延长无线传感器网络生命周期的改进算法。仿真结果表明：该算法使无线传感器网络生命周期比LEACH路由算法延长了30%左右，比CDLMIWSN算法延长了20%左右，同时也提高了数据传输的效率和稳定性。