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数字化矿山建设过程中，矿井安全保障、煤炭资源充分利用、灾害抢险救援等多个方面急需构建新一代的矿井宽带无线传输系统，解决煤矿井下全面监控的瓶颈问题。课题来源于国家863计划主题项目“薄煤层开采关键技术与装备”，结合了煤矿井下的实际需求以及当前无线传输的热点技术WMN(WirelessMesh Network)，其具有系统容量大、传输速率高、覆盖范围广以及快速自组织的特点，应用到煤矿井下构成矿井WMN宽带无线通信系统可以有效地解决现场诸多难题，有着重要的研究及应用价值。本文研究了WMN的关键技术，设计出符合煤矿井下复杂环境的WMN网络结构，提出了矿井WMN骨干链路多跳传输性能的优化策略；分析了不同应用环境下的路由协议选择方法，最后，研究了WMN在矿井多种应用模式并进行了现场测试，满足了矿井的实际需求。本文的主要研究工作如下：1.研究了各类矿井无线通信的特点以及存在的问题，分析了WMN网络的拓扑结构以及特征，研究了矿井巷道通信的特殊性、巷道电磁波的传播特性以及多跳传输对矿井WMN骨干链路的影响。2.提出了矿井WMN骨干链路多跳传输性能优化策略：设计多模多信道WMN路由器结构、混合频道复用方案以及非对称带宽分配机制。提出了多出入口矿井WMN的网络结构体系，对矿井WMN骨干网络多跳传输进行建模，并利用NS2软件完成了性能测试。3.由于现有的WMN路由协议均针对地面大型网络规模、海量用户终端的网络形态，而WMN路由协议均从传统Adhoc网络路由协议发展而来，本文理论研究了Adhoc网路的各类路由协议，并从网络规模、终端移动性、网络负载三个方面仿真对比了先验式路由协议FSR、WRP和反应式路由协议AODV、DSR的各自性能，从而提出了煤矿井下小规模、较高速率的移动场所（斜巷轨道、无极绳绞车）；大规模、低速移动的应用场合（应急通信和抢险救灾通信）、固定位置的应用场合（综采、综掘工作面、皮带巷沿线）的路由协议选择策略。为矿井WMN网络的设计和规划部署提供了一定的理论指导。4.提出了WMN在煤矿井下的3种应用模式：“薄煤层综采工作面远程无线控制系统”、“矿井多媒体WMN应急通信系统”、“矿井无极绳绞车综合监控系统”，并进行了现场测试，效果良好。