背压式路由与传输调度机制是解决无线多跳网络资源优化分配和传输调度的一种重要策略，近年来日益受到学术界的关注。背压式路由与调度是以队列长度作为传输调度决策依据的分组传输调度机制，具有简单、网络吞吐量最优、支持自适应网络资源优化分配和无状态动态路由等优点。但是，背压式路由与传输调度机制的设计及其应用当前仍存在一些关键问题亟待解决，具体而言包括:分组平均端到端延迟较高、节点队列结构复杂、计算开销大等问题。针对这些问题，学术界已经开展了大量研究工作，但在延迟优化、联合跨层设计、异构网络环境适应性、网络资源受限条件下的分配机制等方面仍然存在很大不足。针对上述问题，考虑不同无线网络环境和设计优化目标，本文研究面向无线多跳网络的背压式路由与传输机制设计与优化并提出系列解决方案。本文的创新性成果如下:　　1.提出了基于流间网络编码的背压式路由与调度算法NBP。NBP研究流间网络编码与背压式路由及调度的跨层联合设计与优化问题。该算法将无线信道广播优势所带来的编码增益纳入背压式调度算法决策过程。NBP中，背压式调度决策总是激活导致最大网络编码机会的链路组合进行数据发送，从而有效提升了网络吞吐量，并降低了平均端到端延迟。NBP可以和大多数背压式协议及算法联合工作，是不同场景下提升网络性能的有效方法。仿真结果显示，NBP能够显著降低网络平均投递延迟，提高网络吞吐量。　　2.提出了基于虚梯度的无线传感器网络背压式路由与调度算法VBR。VBR针对传统背压式调度算法慢启动过程中大量分组因无序转发而导致的高延迟问题，提出了在各个节点建立虚队列梯度以辅助数据分组传输调度的机制。通过综合考虑流量、距离和链路速率等信息，VBR在网络中各个节点建立了能够高效辅助数据传输调度的虚梯度，从而不仅消除了“慢启动问题”带来的影响，还大大缓解了背压算法中的“最后分组问题”。理论分析和仿真结果表明，VBR能够保持背压式算法的吞吐量最优性，并大大降低了网络平均投递延迟。此外，VBR引入的额外开销极小，因而具有良好的实用性。　　3.提出了面向异构无线多跳网络的节点缓存感知式背压调度算法VQB。针对异构无线网络中的背压式调度问题，VQB结合缓存大小在各个节点引入了虚队列，并通过虚实队列长度相结合的背压调度，大大缓解了经典背压算法所造成的因节点存储能力不足而造成的丢包问题。理论与仿真结果表明，VQB能够保持网络稳定性，并显著提高了网络吞吐量，降低了平均端到端延迟。　　4.提出了基于背压式多副本分发的容迟网路由机制BAR。BAR首先将容迟网络中的多副本分发问题建模为流调度问题，在此基础上，实现以背压式网络资源分配方式来解决资源受限容迟网络中的多副本分发问题。算法设计过程中，BAR综合考虑了副本转发者的转发效率、每副本可能带来的收益和相遇节点间的副本数量之差，在此基础上，实现了容迟条件下的高效逐跳多副本分发。仿真结果表明，与同类算法相比，BAR在有限资源环境下，能够显著降低网络平均投递延迟，提升数据投递率。