随着无线通信技术的发展以及移动设备的盛行,提供高质量的无线宽带接入Internet服务已成为人们日益增长的需求。然而,目前相对比较成熟的WLAN技术仅能实现单跳无线接入,其信号覆盖范围较小且只能布设在有线网络附近,不能满足更大范围的无线网络覆盖需求。作为一种新兴的下一代网络,无线Mesh网络利用无线多跳技术实现更大范围的无线接入网络覆盖,并以覆盖区域广、低成本、接入便利等诸多优势,成为无线宽带接入Internet的关键技术。由于无线Mesh网络采用无线多跳技术,而数据流在无线网络中经过多跳传输后,其性能就会急剧下降。因此,如何降低跳路间的竞争和干扰、提高网络性能是无线Mesh网络研究的重点。本文围绕这一问题展开讨论,重点研究了基于IEEE802.11的无线Mesh网络信道分配策略、多信道路由协议、以及单信道和多信道网络中的拥塞控制机制。论文主要工作和创新如下:首先,对无线Mesh网络的基本原理进行概述,提出目前无线Mesh网络面临的一些主要问题,并分析了现有相关成果所存在的不足。对基于IEEE 802.11的Mesh网络节点进行层次结构介绍,总结各层面相关的研究热点,同时还对国际上著名的研究项目、解决方案进行综述。其次,对无线Mesh网络的路径内及路径间干扰问题进行分析,介绍了单接口Mesh网络和多接口Mesh网络中实现跨信道通信的不同原理及优缺点,概述现有的动态分配、静态(或准静态)分配、混合分配三类信道分配方案。针对无线Mesh骨干网络特点,提出了一种准静态的集中式信道分配方案,以实现信道资源的灵活分配和有效利用。实验证明,采用提出的信道分配算法后网络的吞吐量及稳定性均得到了有效提高。再次,概述了相关ad hoc网络路由协议及现有的Mesh网络路由协议,分析了现有多信道Mesh路由协议通过建立路径质量评测尺度实现信道多样化、高吞吐量的路由原理。通过分析路由协议与信道分配方案之间的影响关系,同时结合多径路由技术的负载平衡功能,为Mesh骨干网络流量提出了一种与信道分配关联的多信道负载平衡路由策略。仿真表明采用负载平衡路由算法后,网络的整体吞吐量远胜过单信道路由,而且较一般多信道路由也有明显改善。然后,分析了传统TCP和UDP传输协议在无线多跳网络中面临的问题,综述了现有基于窗口和基于速率两种无线多跳网络拥塞控制算法的原理和特点。通过对单信道Mesh网络的空间复用性的研究,以及对大量实验数据的分析,建立了多跳传输的链路层丢包模型。同时结合Mesh网关的高处理能力和流量汇聚特点,提出一种自适应速率的网关拥塞控制算法,用于提高单信道网络的空间复用性,避免网络拥塞。实验证明,所提出的算法较已有控制算法更有效提高了网络的吞吐量和公平性。最后,分析了多信道网络与单信道网络的多跳传输区别,提出多信道网络空间上和频域上的双重复用特性,并指出该特性下现有拥塞控制机制存在的MAC层传输协调问题。针对这些问题,提出了一种竞争感知的跨层拥塞控制机制,该机制采用连续多包定时发配的方式来取代传统拥塞控制机制中的单包定时发配方式,同时根据节点的可用带宽计算合适的发包间隔,从而达到既减轻MAC层竞争也提高信道利用率的目的。实验数据充分说明,所提出的拥塞控制机制对提高网络吞吐量和公平性、降低网络延迟都有很好的效果。