无线传感器网络综合了传感器技术、分布式信息处理技术和无线通信技术，能够协作地完成实时监测、感知和采集监测对象的信息，并对其进行处理，传送到需要信息的用户。能量有效性是无线传感器网络的主要性能指标。无线传感器网络能量有效性的实现可以在通信协议栈的不同层加以改进，改进主要集中在网络层通信协议的设计与实现。研究者们一致认为，对节点分簇是无线传感器网络中节约能源的一种有效方案。 本文首先分析了无线传感器网络的能耗问题；然后对现有的各种分簇算法进行对比分析；并在给出的节点能量模型的基础上，对分簇结构的无线传感器网络的能耗进行研究。本文分别对单层分簇和多层分簇中的成簇数目进行理论上的优化分析，并讨论多层分簇中层数与能耗的关系。本文深入研究了典型的分簇式路由协议——LEACH。在研究LEACH的基础上，提出了一种新的分簇路由算法——半径自适应多跳分簇算法（RAMHC）。该算法将半径自适应成簇技术与多跳通信方式相结合，节点根据本地信息独立地决定成为簇首节点或成员节点，簇覆盖区域的大小限制在一定半径范围内，所有的簇首节点以权值为基础建立多跳路由形成一棵路由树，只有跟节点将数据传送到Sink节点。通过MATLAB仿真平台进行仿真，仿真结果表明该RAMHC算法能有效地延长网络寿命，节省网络能耗，实现网络负载平衡。最后与LEACH比较，结果表明RAMHC更适合大规模网络，而且性能优于LEACH。