当计算机运算速度成几何级数增长,使数据处理和计算能力迅速提高时;当存储系统容量无限增长,使海量存储得以实现时,人们却发现,与这些技术发展不协调的是信息的采集和获取手段大大落后了。于是融合了计算机、无线通信、传感器、信息处理、自动控制、人工智能、以及微电机系统(MEMS)等多学科交叉的无线传感器网络(WSN)应运产生了,它为人们提供了一种全新的获取信息、处理信息的途径,被认为是影响人类未来生活的技术之一。其规模大、低功耗、动态拓扑、自组织、节点能力有限、高冗余、可扩展的综合特性奠定了比传统网络技术无可比拟的优势。无线传感器网络在军事领域、冰河监测、医疗健康、精细农业、空间探索等有很好的应用前景,同时也必将开辟出许多其它新颖而有价值的应用领域,尤其是数字煤矿、数字油田概念的提出,无线传感器网络已经成为新的研究方向和应用热点。节点配置是无线传感器网络的基本问题,其对网络的拓扑结构、连通性、覆盖质量和网络生存周期等性能均有极大的影响。在大规模网络中,随机配置策略存在偶然性和盲区问题;任务调度主要研究如何将特定的任务迁移到最合适的节点上去执行,对于存在抢先、互斥、抢占等关系的实时任务调度的延时问题还没有很好的解决方法;无线传感器网络一般应用到多径衰落信道环境中,数据传输过程中产生的错误大都是突发性的,使得可靠通信变得相当困难,丢失数据的恢复问题亟待解决;在高速无线通信系统中,因环境因素,接收信号中的延时波会对其它符号产生干扰,使网络性能下降,而简单便宜的硬件实现高速率补偿还很困难,所以必须寻求其它的解决途径。论文针对上述问题,在对现有技术和方法分析的基础上,进行了节点配置策略、任务调度、可靠性编码算法、正交频分复用技术、无线视频网格副本替换优化算法的研究,具有如下创新点:1.针对大规模传感器网络随机配置的偶然性和盲区问题以及确定性配置效率低下的问题,提出了无线传感器网络的星型配置策略模型,在该模型基础上分析了网络的连通概率以及局部连通性,通过仿真进行了性能分析。最后研究了基于模型假设的协同定位算法,分析了该算法的可行性。2.提出了一种无线传感器网络离线和动态的任务调度算法,该算法追求的目标是在任务被取消时间内,所有的任务能够都被执行,对传感器网络中周期性任务和事件驱动任务特性进行了详细的分析,在理论上证明了该算法的可行性,并通过实例说明了该算法的执行过程,分析了算法的性能。3.提出了一种保证数据可靠传输的HydHOVER信道编码算法,并将其应用到无线传感器网络中,该算法能够实现三个节点数据丢失时恢复原数据的功能,本文详细阐述了HydHOVER的编解码原理,并通过实例演示了编解码过程,而且对算法的性能进行了测试。4.搭建了无线传感器网络正交频分复用技术的仿真模型,在瑞利信道衰落和平坦衰落信道情况下,仿真了在分别加入保护间隔、导频符的情况下,传输数据的位错误率以及帧错误率,最后,在不同载波频率偏移下,分析了载波间干扰对BER和FER的性能影响。5.借鉴了Optorsim的思想,结合分布式视频点播的特点,总结了无线视频网格中的多种数学模型,设计了一种基于Optorsim的无线视频网格模拟器的原型系统WvgSim。提出了一种基于协同缓存的副本优化替换算法,并将其应用到无线视频网格模拟器中。