随着无线通信技术的蓬勃发展,互联网用户挣脱了有线网络的束缚,充分享受无线网络带来的便捷。受制于蜂窝网络高昂的建设和使用费用,用户通常选择以802.11技术为代表的无线局域网接入Internet。现在日常使用的无线局域网通常工作在架构模式下,终端通过无线接入点单跳连接到有线网络中,受无线传输距离的影响,单跳工作的无线局域网覆盖范围较小;另外,无线局域网的覆盖依赖于有线基站的部署,部署成本较高。而无线Mesh网络采用分布式无线多跳技术,扩展了网络覆盖范围,降低了网络建造成本,能够为用户提供更低廉的无线宽带接入服务。无线Mesh网络采用无线传输作为通信媒介,由于无线传输共享频域形成干扰,且信号信号受环境等影响,数据传输不稳定,网络传输效率低下。同时,无线Mesh网络具有分布式多跳、动态接入等特点,传统的通信协议无法适应Internet接入的高带宽需求。本文旨在分析面向Internet接入的无线Mesh网络性能,进而研究网络通信协议的优化策略,以提高网络容量,提升通信效率。首先,为了分析影响无线Mesh网络传输效率低效的因素,本文对无线Mesh网络传输性能进行建模,通过分析找到影响无线Mesh网络端到端传输效率的因素,提出从网络负载控制、路由转发设计、链路速率调整等方面对网络协议的设计进行优化。针对无线Mesh网络主干的无线多跳传输特点,研究基于负载均衡控制的路由转发协议。本文通过对面向Internet接入无线Mesh网络传输特性的分析,提出采用层次结构控制数据转发,通过层次内负载的均衡,来平衡整体网络负载;使用影响因子的概念将无线Mesh网络中上下游之间的负载关系考虑到路由判据中,设计了一种基于上下游链路质量相关的路由判据Metric;引入多网关多路径技术对路由协议进行设计,提出一种多网关多路径路由协议,采用树形结构在源节点与目的节点间选择多条路径,应对链路失效,增加网络的冗余度。为了提升无线Mesh网络中单跳无线传输的性能,本文着重从链路速率调整、链路传输调度两方面进行研究。为了解决“盲探测”过多尝试低效速率集的问题,提出了一种基于网络历史信息调整的速率自适应算法,通过短期探测评估结合历史有效信息调整的方法进行速率选择,提高了链路传输效率。本文进一步通过实验方法分析了802.11n系统中多输入多输出(MIMO)的特性,设计了一种新的MIMO速率自适应算法,采用模式内顺序移动、模式间跳转切换的方式确保能找到当前环境下的最优传输速率。为了提升射频利用率,开辟无线频谱资源,在多射频无线Mesh系统上,本文研究了基于包级别的调度机制,实现无线链路的并行传输,从而提高了网络吞吐量。最后,本文以校园网络场景为例,针对所规划区域,在综合考虑用户需求异构、物理设备异质的基础上,提出基于成本优化的无线Mesh网络部署方案。本文通过构建无线Mesh网络性能分析模型,找到网络端到端传输性能的因素,进而从负载控制、路由转发、速率调整、传输调度四个方面对协议进行了优化设汁,提高了Mesh网络容量和数据流端到端传输性能,改善了用户的体验,为WMN的其他研究提供有力的依据。