无线网络的容量和可靠性是网络设计的两个关注重点。如何在有限的无线资源的条件下,提高网络容量和保障网络可靠性的成为无线网络的研究重点。无线Mesh网络是高互联度的网络结构,具有高容量、高灵活性、高可靠性等特征,成为下一代无线网络的发展方向。本文以国家863课题“层次化拓扑控制的宽带无线自组网体系研究”需求为应用背景。针对大容量的无线自组网,本文设计一种虚拟层次化的无线Mesh网络结构,进一步使用规则化的拓扑结构提升该网络容量和可靠性。本文在基于该网络架构,研究其网络容量和可靠性,通过理论分析和仿真计算,证明了该网络架构的具有良好的性能指标。通过对无线Mesh网络拓扑进行分析,为了保障网络容量和网络可靠性,提出一种虚拟层次化拓扑。这种结构将一定范围内的节点组合成一个虚拟节点,从而简化网络控制和管理,提升网络性能。这种结构通过采用规则化拓扑,进一步提升网络容量。为了证明这种结构的优良特性,对其进行网络容量和可靠性分析。在对虚拟层次化Mesh网络容量分析上,首先建立无线网络容量模型。接着对随机拓扑和规则拓扑网络容量进行了分析。通过分析获得两种拓扑网络容量的上下界。为了比较两同拓扑网络容量,通过设置一定的网络环境,获得两种拓扑的网络容量仿真结果。证明规则拓扑在一定条件下,能够提提升网络的容量。并考虑在网络负载大的区域,通过小区“蜂窝化”提高网络的容量。通过仿真证明这种方式是有效的。对虚拟层次化Mesh网络可靠性分析上,采用了任务可靠性模型进行分析。在对网络可靠性设计和分析方法研究的基础上,建立网络可靠性的代价和可靠性评估模型。通过分别对虚拟层次化网络拓扑节和边可靠性分别进行计算,获得网络节点和链路可靠性参数。仿真证明了虚拟层次化网络能够提升网络的节点和链路的可靠性和网络容量。最后,本文文章进行总结,分析了这种网络结构的优良性能和其不足,对未来发展方向进行展望。