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本文对基于链路层反馈的跨层快速路由切换协议、基于有效竞争概率计算方法的适用于有瓶颈网络的MAC层协议以及融合卷积网络编码的MAC层协议设计等问题进行了深入研究，提出了能有效改善网络吞吐量的算法和技术。 无线自组织网络在负荷较重时存在无法保障网络吞吐量的问题，为改进现有协议性能，本文提出了基于链路层反馈和机会网络编码的解决方案。同时，为有效解决竞争类协议固有的信道资源分配不合理的问题，重新设计了能在有瓶颈网络和大负荷网络中有效分配信道资源、提升网络吞吐量并减少能量消耗的竞争-分配类MAC层协议。在此协议基础上，研究了将卷积网络编码与MAC层协议融合的方案，提出了多播图中的多播边生成及最大流检测算法，有效提高了网络吞吐量，接近了网络容量的上限，该协议具有较高的能量效率和较强的鲁棒性。 本文的主要工作包括: 1.针对无线网络中路由协议路由切换时间较长而严重影响语音业务质量的问题，设计了基于链路层反馈和机会网络编码的跨层协议优化方案，将链路层信号质量作为路由切换的软判决，实现了快速路由切换，同时利用链路层信标帧作为相邻节点维护机制，减少了路由发现时间。针对无线网络链路带宽较窄的问题，在链路层加入了机会网络编码模块，有效提升了网络吞吐量。针对无线网络链路不稳定的特点，设计了利用链路层反馈的自适应多方通话语音传输方案，改善了多方通话语音业务的质量。通过无线自组织网络终端测试平台的实验，证实了基于链路层反馈的跨层协议设计方案能够有效提升网络中语音业务的质量和网络的吞吐量。 2.针对纯竞争类MAC层协议无法有效分配信道资源的问题，提出了一种适用于有瓶颈和重负荷网络的四步骤竞争协议(QSCP)，该协议集中了竞争类协议和分配类协议的优点，引入了归一化数据集散率(NADROP)参数作为衡量节点负荷的标志，并以此为基础提出了一种竞争概率计算方法，该方法使竞争成功概率正比于NADROP参数，从而改善了网络中枢节点的资源分配状况，提升了整个网络的吞吐量，并有效降低了网络的能量消耗。 3.针对利用图论中的边无法准确对无线节点的广播信道进行建模的问题，引入了基于多终点多播边的多播图来描述无线网络，并将最大流最小割定理扩展到了多播图中，用于描述无线多播网络的最大流界。提出了多播边生成及最大流检测（MEGAMAD）算法，该算法具有多项式复杂度，可用于在单源多播网络中以接近最小播发次数完成数据传输任务。该算法充分考虑了无线网络无中心和广播传输的特点，复杂度低，易于实现。 4.针对线性网络编码无法适用于有环网络的问题，设计了融合卷积网络编码的四阶段预约协议（CNC-FSRP）。该协议融合了QSCP协议的信道竞争流程和MEGAMAD算法，给出了完整的编解码时域表达式，并采用编码系数回馈机制避免了随机网络编码全局编码矩阵奇异的问题。该协议在全广播网络中能够以接近最小的广播次数完成数据播发任务，使网络的吞吐量接近了最大流最小割定理所确定的容量上限，并能有效提高能量效率，增强节点对抗分组传送错误的鲁棒性。