稳定可靠的网络通信对无线传感器网络的研究和应用非常重要。随着研究的深入,越来越多的研究人员发现基于理想的通信模型假设设计的无线传感器网络协议在实际应用中性能非常糟糕。无线传感器网络的通信有其特有的复杂性。因此,找出这种复杂性形成的原因,并针对这些原因设计相应的算法对于提高无线传感器网络通信质量具有重要的意义。为了找出无线传感器网络通信复杂性的形成原因,本文首先设计了一系列实验观察了无线传感器网络的通信范围特点、链路质量分布特点以及链路质量的变化情况。实验结果表明无线传感器网络通信的复杂性有两方面的原因:一方面,在现实的无线传感器网络中,无线传感器通信范围为不规则形状而且没有规律可循。通信范围的不规则导致单向的链路大量存在;另一方面,无线传感器网络链路质量变化范围非常大,超过90%,而且同一条链路的质量变化也非常剧烈,变化范围超过50%,导致现有的链路质量评价算法失效。第三章针对在存在单向链路的网络中如何检测单向链路和如何利用单向链路的问题,本文提出了3种分布式算法。这3种算法的基本思想是通过Beacon数据包交换一部分链路信息帮助发现单向链路。实验结果显示,使用提出的分布式链路检测算法可以将路由路径的平均长度减少37.8%～39.24%,路由层平均数据发送成功率提高32.28%。模拟实验表明,提出的分布式单向链路检测算法具有很好的可扩展性。第四章针对链路质量变化剧烈的问题,本文提出了一种基于分类预测的链路质量预测方法。实验表明,使用规则学习器学习出来的链路质量分类规则可以在不增加网络数据延迟的前提下将网络数据包传输成功率提高9%～37%。