无线传感器网络(Wireless Sensor Networks, WSNs)是由大量低成本、低功耗的传感器节点构成。传感器节点具有计算、感知和通信能力,能够协作地实时监测和采集各种环境或监测对象的信息,这些信息以自组多跳的无线网络方式传送到用户终端。随着无线传感器网络的应用场景日趋复杂及网络规模不断扩大,节点的存储能力、能量受限严重制约了无线传感网的大规模扩展。针对无线传感器网络低功耗、有损等特点,IETF的ROLL (Routing Over Low power and Lossy networks)工作组提出了一种基于IPv6的距离矢量路由协议——RPL(IPv6 Routing Protocol for Low-power and lossy networks)路由协议。RPL路由协议对节点的处理和存储能力要求不高,在资源受限的环境中可以支持节点进行大规模组网。本文在研究无线传感器网络特点和RPL路由协议基础上,依托于国家重大科技专项“基于IPv6的无线传感器网的网络协议研发及验证”,提出了一种基于RPL的无线传感器网络层次型路由协议,并对其进行实现和验证。论文首先分析了无线传感器网络特点及其典型路由协议,深入研究了低功耗有损网络路由协议RPL,对其路由构建过程、路由策略及环路避免、路由修复等关键机制进行详细介绍。然后,在分析RPL的不足及节点大规模组网需求的基础上,提出了一种新的路由协议,即基于RPL的层次型路由协议。首先节点按照RPL路由协议组网,接着对网络拓扑进行分层,在各层中按照期望重传次数和节点剩余能量选择若干层内汇聚节点,由能力较强的汇聚节点完成各层数据融合等处理。然后,借助RPL控制报文建立层内路由,节点将未融合处理的数据发至层内汇聚节点,由其完成层内数据融合后发至汇聚节点的父节点；将已融合处理的数据按原路径发至上层父节点。同时设计了层内汇聚节点的轮换机制,有效均衡各节点的能耗,减少数据通信量,延长网络生命周期。本文详细阐述了该路由协议的设计思想、路由建立过程、数据路由过程、路由修复机制及涉及到的报文格式和信息表。随后,本文在北京交通大学下一代互联网设备国家工程实验室自主研发的IPv6微型传感器节点MSN-213和高性能节点MSHPN-06上对基于RPL的层次型路由协议进行工程实现,并搭建了实际测试环境,对该路由协议进行功能验证。通过分析无线嗅探器捕获的数据包,我们对节点的组网过程、数据包路由转发过程及节点失效后的路由修复进行了功能验证。测试表明,该路由协议在节点上正常而稳定的运行。最后,对本文的工作进行总结,并对下一步研究工作进行展望。