2000年,Ahlswede等人基于网络信息流的概念提出了网络编码的思想。通过允许网络节点进行编码,可以获得网络组播速率的最大流限,即网络资源利用的理论上限,而通过传统的路由和复制并不一定能够获得该最大流限。此外通过网络编码可以取得节省网络带宽资源,平衡链路负载,优化能量受限网络的能量消耗等好处。目前,有关网络编码理论的研究己经引起了学术界的高度重视,网络编码已经成为网络信息理论领域最受瞩目的研究热点之一。本论文的工作基本都围绕网络编码展开,首先对网络编码的设计进入了系统深入的分析。在此基础上,在理论方面,对基于网络编码的分组网络的效用最大化进行了深入的研究。在应用方面,研究了随机网络编码在无线Mesh网络中进行文件共享时对文件下载成功率或下载时间的影响,以及如何利用网络编码技术在传感器网络实现连续实时的数据采集等问题。论文包含以下几个部分:第一章介绍网络编码提出的背景、网络编码的概念和网络编码的研究现状,以及本论文所做的工作。第二章总结网络编码在设计方面的研究成果,详细介绍线性网络编码、随机线性网络编码、使用于循环网络的带时延的网络编码设计方案,以及能够应用于分组网络的实用的网络编码,为后面几章的研究工作奠定理论基础。第三章研究编码分组网络的网络效用最大化问题。针对提出的单通话编码分组网络效用最大化模型,提出了分布式的梯度投影算法,并证明了算法收敛的充分非必要条件,通过仿真验证了算法的正确性。第四章研究传输合同约束条件下且编码子图给定时编码分组网络的效用最大化问题。基于提出的优化模型,通过对偶分解,提出了分布式的梯度投影算法,证明了算法收敛的充分非必要条件,并通过仿真验证了算法的正确性。第五章研究随机线性网络编码在无线Mesh网络中进行文件共享时所带来的性能增益。针对上传数据受限且MAC层理想无冲突、MAC层存在冲突、以及节点移动且MAC层存在冲突三种情形,分别通过仿真研究了随机线性网络编码相对于传统路由所带来的增益问题。第六章研究在无线传感器网络中如何通过网络编码思想来实现对数据的连续实时采集问题。研究发现,通过把部分网络编码和随机线性网络编码分别应用于信源传感器节点和中继存储传感器节点,数据收集器可以对数据进行连续实时的采集。第七章对全文进行总结,并对下一步的研究工作进行了展望。