随着移动通信技术的不断发展，通过无线方式获得语音和数据业务，特别是高速Internet接入的需求日渐增多。由于链路衰减的原因，长距离通信所支持的数据速率是有限的，为了提供更大的带宽，可以考虑使用多跳的无线中继方式进行宽带传输。用户节点可以通过无线路由器多跳接入Internet，于是，无线多跳Mesh网络(Wireless Mesh Network，WMN，无线网状网或无线网格网)应运而生。但是，由于无线Mesh网络在拓扑结构、传输方式和业务应用上的不同特性，传统的用于有线网络的分层协议设计方法已不能保证其服务质量(Quality of Service，QoS)。探索、开展基于物理层、MAC层、路由等协议层的无线Mesh网络跨层设计方法以便在无线资源利用率和多媒体业务的QoS需求两方面都能达到较好效果的研究迫在眉睫。跨层路由技术就是其中一个突出的方面。本文的主要工作便是对无线Mesh网络的路由协议的跨层设计所采用的技术进行研究、分析和仿真。　　 本文首先介绍了无线Mesh网络的基本概况，分析了现有无线Mesh网络中的路由协议，详细探讨了无线Mesh网络跨层路由设计的必要性和方法，并对业界现有的几种路由协议跨层设计方案的优缺点进行了比较。　　 其次，论文针对现有的DSR路由协议没有考虑最短路径上的“拥塞中心区域”和传输的公平性问题，提出了一种具有拥塞感知的跨层路由协议算法CASR。通过MAC层和网络层之间的跨层设计，为网络层提供可以感知网络拥塞情况的两个路径质量信息:路径的期望传输成功率和路径的剩余负载率，并联合这两种路径质量信息生成路由决策函数，根据该路由决策函数来决策路由。O-CASR算法是对CASR的两种路径质量信息进行优化的改进算法。通过仿真分析表明，在网络层CASR和O-CASR根据路由决策函数进行路由选择，充分利用了网络的空闲节点以及选择拥塞较少的路径，使得数据流可以避开无线Mesh网络中的“拥塞中心区域”，减少包的丢失，提高网络的吞吐量，明显地改善网络延时，满足了无线Mesh网络的负载均衡的要求以及改善了多业务流传输的公平性。　　 最后针对无线Mesh网络传输多媒体业务要求网络支持服务质量(QoS)的应用需求，提出了一个支持QoS的源路由协议算法QSSR，QSSR综合考虑了路径的延迟，链路信号的好坏，链路性能的稳定性以及带宽是否满足应用等因素。支持QoS的多径源路由协议算法MPQSSR是在QSSR的基础上结合多路径进行优化后的改进算法。当网络中无法找到一条路由满足数据流带宽需求时，就考察当前网络多条路由的带宽之和能否满足数据流带宽需求，如是，则采用多条路径同时传输。其中在估算节点的可用带宽时通过跨层设计利用MAC层的虚拟载波监听(即NAV方法)感知节点传输信道的忙闲状态得到的。通过仿真分析表明，QSSR和MPQSSR在网络吞吐量和平均端到端延时方面都比DSR表现优秀，有效地提高了网络利用率，更好地满足业务的QoS需求，并且具有更强的适用性和可扩展性，而MPQSSR的各方面性能又比QSSR获得了较大的改善。