无线网状网络(WMN)是下一代无线网络技术的发展方向之一,它在部署成本、网络覆盖、访问带宽等方面具有比较明显的优势。路由协议是WMN技术的核心部分。因为WMN具有诸如无线多跳传输、节点间网状互连、少量网关连接外部网络、分布式部署和配置、节点准静止以及采用较高级的无线物理设备等独特属性,所以针对其它多跳无线网络设计的路由协议在WMN中传输性能不高。因此,有必要针对WMN特点设计WMN路由协议,技术方案包括使用多路径路由技术、在路由中使用跨层设计和在路由中使用网络编码等。针对现有WMN路由协议存在的吞吐量较低、传输延迟较大、负载均衡能力较弱以及网络资源利用率较低等一系列问题,研究了新的WMN单速率单信道多路径路由协议,提出了基于探测的在线任意路径路由(POAR)协议和期望在线任意路径传输时间(EOATT)路由度量。通过把WMN路由问题映射为“随机可恢复加拿大旅行者问题”(SRCTP),借鉴SRCTP的优化解决方案,POAR协议能够有效应对因链路不确定性而引发的局部路径失效问题,同时POAR协议使用集中式的转发节点选择机制,有效降低了转发决策开销。在基于NS-2的定制仿真实验中,POAR协议相比半确定性路由协议,有效降低了端到端传输延迟,同时提高了数据包转发成功率。在NS-3仿真平台上,使用现有RTS/CTS探测工具对比POAR协议、HWMP协议以及EXOR协议的性能,其中EXOR协议是WMN上多路径路由协议的最新进展。对比结果表明POAR协议不但提高了有效传输吞吐量,而且降低了接收端延迟波动。针对现有WMN多速率路由协议存在的速率选择与实时信道状况不匹配、传输吞吐量较低的问题,研究了新的WMN多速率多路径路由协议,提出了基于探测的在线多速率任意路径路由(POMrAR)协议和期望在线多速率任意路径传输时间(EOMrATT)路由度量。通过把多速率WMN的路由问题映射为“停规则问题”,POMrAR协议根据“停理论”中的“最优停规则”,选择数据包的最优转发时机,实现了多速率WMN中端到端传输延迟的最优化。而且,当多速率WMN退化为双状态WMN时,POMrAR协议将自动退化为POAR协议。在基于NS-2的定制仿真实验中,POMrAR协议相比多速率半确定性路由协议,降低了端到端的传输延迟,同时显著提高了数据包转发成功率。针对现有WMN多信道路由协议存在的信道多样性和网络连通不能兼顾、网关负载不均衡以及传输吞吐量不高等问题,研究了新的WMN多信道多路径路由协议,提出了基于探测的在线多信道任意路径路由(POMcAR)协议和期望在线多信道任意路径传输时间(EOMcATT)路由度量。POMcAR协议以多路径POAR协议为基础,通过两阶段信道分配算法,更好的兼顾了信道多样性和网络连通性,提高了多网关WMN的网络吞吐量。在NS-3仿真实验中,在“网络组件”内部路由路径上,POMcAR协议的传输吞吐量与ROMA协议类似,远远高于共信道协议的传输吞吐量,在跨越“网络组件”边界的路由路径上,POMcAR协议相比共信道协议和ROMA协议,显著提高了传输吞吐量。此外,POMcAR的路由协议采用了POAR多路径路由协议,相比单路径路由协议提高了传输吞吐量。针对现有WMN路由协议中应用网络编码存在解码延迟较大、接收端延迟波动明显、不支持数据包权重等问题,研究了新的网络编码模式,在部分网络编码(PNC)的基础上提出了加权部分网络编码(WPNC)及其增强算法,并讨论了在多路径路由协议中使用WPNC的一般方法。WPNC使用上三角系数矩阵代替全方阵系数矩阵编码原始数据包,不但继承了传统网络编码模式的优点,能够简化多路径上数据包调度,通过编码产生冗余提高无线链路的传输可靠性,而且具备了部分解码能力,能够有效降低解码延迟和延迟波动。此外,WPNC还支持基于数据包权重的编码、解码以及数据替换操作。通过获取增强和智能供给两种简单高效的增强算法,WPNC达到了接近100%的解码率。MATLAB数值仿真实验验证了WPNC理论分析结论的正确性。