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无线Mesh网络(Wireless Mesh Network,WMN)又称为无线网状网络,以其独特的自组织、自管理组网方式,具有部署成本低、覆盖范围广、灵活性强等优点。论文从实际应用需求出发,在参考IEEE 802.16d Mesh模式标准整体协议框架,以及对网络层功能技术、架构设计全面具体分析借鉴的基础上,致力于面向行业专用的无线Mesh网络研发中较为完整的网络层设计与实现。根据研发的要求,通过802.16无线Mesh网络服务汇聚子层关键技术的全面分析,就其收发两端功能结构、分类器模块和头压缩模块进行了具体实现设计。在对分类器中规则映射、分类匹配、服务流管理等关键技术深入研究的基础上,针对当前分类器多采用的线性搜索分类算法在时间复杂度上的不足,本文设计了基于哈希算法和分层思想的搜索分类改进方法,在匹配查找、规则添加等性能方面有较大的提高。在头压缩功能方面,经对802.16 Mesh标准推荐的两种压缩算法详细对比分析,选择了通过ROHC压缩算法实现报头压缩模块功能的设计方法,并针对其压缩率和鲁棒性能提出了较为合理的优化方案。针对目标网络的实际需求与特点,通过对无线Mesh网络目前主要网络层路由方法与协议性能与特点的全面分析比较,采用了以BATMAN协议为基础的路由功能模块具体应用设计,并在802.16 Mesh底层架构下对BATMAN路由协议进行了性能仿真,结果表明该协议具有较好的时延、吞吐量和丢包率性能,能够很好适应目标无线Mesh网络的应用要求,对无线Mesh网络的相关技术与应用研发也具有一定的参考价值。