无线传感器网络集成了传感器、无线通信技术以及电子学等技术。无线传感器网络由无数的传感器节点构成,节点的能源、计算能力和带宽都非常有限,传统的无线路由协议不适合无线传感器网络。因此,设计出均衡、节约能量的路由算法成为了无线传感器网络研究中的热点。本文通过对LEACH算法的研究,发现算法中存在网络节点能量负载不平衡的问题,提出了一种能量均衡的簇头选择算法。该算法采用每轮重新选择簇头的方式,在每轮成簇过程中,每个节点根据自己所在簇的局部信息评估自身的能量水平,用以确定自己在下一轮的阈值,从而确定该节点在下轮担当簇头的概率,仿真结果表明:改进的算法使整个网络的能量消耗更加均衡,最大限度地延长了网络生命周期。在以上研究的基础上,论文又对定向扩散算法进行了深入分析,为了更加高效地利用能量,提出了一种基于分簇和定向扩散混合路由算法的方案,在算法中,采用能量均衡的分布式成簇算法将传感器节点分成若干簇,在簇间通信时,采用改进的定向扩散算法,建立了最小最优的通信路径,这样就可以在最短的时间内传送数据至汇聚节点。最后,本文简要地介绍了OPNET仿真软件的特性、模拟方式和核心函数,并且进行了深入的分析和研究,在该平台上,实现了基于分簇和定向扩散的混合路由算法。实验结果表明,混合路由算法比LEACH算法能够节约更多的能量,并且能够高效地利用节点有限的能量,达到能量均衡,延长网络存活时间的目的。