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中高速传感器网络(Middle and High Rate Wireless Sensor Networks, MHR-WSN)是建立在传统无线传感器网络基础之上的一种特殊的新兴的计算机网络。该网络综合了传感技术、嵌入式技术、移动通信技术、分布式信息处理等现代网络技术,能够感知、采集、融合、传输、处理各种环境或监测对象的信息,在军事、医疗、安防、工业、农业等领域具有巨大研究价值和应用价值。相对于传统的无线传感器网络而言,中高速传感器网络具有数据量巨大、数据传输速率较高、传感节点资源受限等明显的特殊性,使得能量有效性、QoS保证(时延、抖动、丢包率、吞吐量)、可靠性成为网络的首要性能指标。其中路由协议决定了数据的传输方式,对网络性能有重要影响。由于传统的无线传感器网络路由协议无法满足中高速传感器网络的特殊要求,因此需要针对具体的应用场景设计特定的路由协议。本文研究跨层优化的中高速传感器网络路由协议,主要工作有：(1)综合分析了中高速传感器网络的构成及其特点,以及分析了跨层优化技术,并着重分析了几个经典的跨层优化路由协议。(2)为了满足数据可靠传输的同时,提高网络的能量使用效率,本文提出了一种蚁群优化的中高速传感器网络跨层优化路由协议(A-CRP)。该协议结合了蚁群特性和功率自适应技术,根据物理层的参数信息进行路由决策,并在选择路径后根据相邻两节点间的距离调整节点物理层的发射功率,避免过大功率造成能量浪费。(3)为了满足实际应用对中高速传感器网络的QoS要求,本文在深入研究了SPEED软实时路由协议和多路径路由协议的基础上,提出了一种QoS保证的中高速传感器网络跨层优化路由协议(based-QoS cross-layer routing protocol for MHR-WSN, Q-CRP)。该协议综合了物理层、链路层、网络层、应用层的参数来设计路由代价函数,并按照代价函数来建立高速、中速以及备用路径,按照应用层的需求,选择多条路径并发传输数据,达到有效地节能、并给应用层提供QoS保证的目的。最后,利用NS2仿真环境对A-CRP和Q-CRP两个协议进行了性能仿真和分析。仿真结果表明,所涉及的协议在均衡网络负载、延长网络生命周期和QOS保证等方面具有较好的性能,可满足中高速传感器网络的特殊需求。