WMN(Wireless Mesh Network，无线网状网)是一种全新的无线网络技术，其核心是让网络中每个节点都可以发送和接收信号。WMN是网状结构的多跳系统，从源节点到目的节点存在多条冗余的通信路径。网络中每个节点都具备自动路由功能，并且只和邻近节点通信，因此WMN是一种自组织、自管理、自动修复、自我平衡的智能网络。WMN的传输路径是动态的，所以又称为多跳网络。它是一个动态的，可以不断扩展的网络架构，并能有效地在无线设备之间传输信息。Internet由许多个路由节点组成，路由器能够为数据包选择从源节点到目的节点最近和最优的路径。WMN能够自动寻找最佳路径来转发分组，这些特点使WMN相对传统无线网的点对点和点对多点具有无可比拟的优势。 WMN是由Ad Hoc网络发展而来的相对静态的无线网络，是Internet的无线接入网络。WMN具有自组织、自配置和自治愈的特点，能够自动地将各个节点组织起来建立一个Ad Hoc网络并维持网状网的连通性，具有有效的移动用户管理和跟踪机制，是一种多跳的宽带无线网络结构，也是一种高容量、高速率、低功耗、低成本的分布式网络。近几年来，无线网状网技术突飞猛进，并获得了众多成功的商业应用，成为了下一代无线网络的关键技术。然而，无线网状网仍然存在着诸如容量和范围增强、安全性、性能、功耗、带宽公平和多跳路由选择等问题，这些问题严重制约着无线网状网络的发展。无线网状网还没有统一的标准，采用的路由技术主要是从Ad Hoc网络中移植过来的，并不能完全适合无线网状网络。 WMN吸收了星型与网状两种网络的优点，是对两者的一种无缝融合，这种融合是通过在网络节点上执行Wireless Mesh Routing(MR)协议来完成的。WMN中主要存在两种网络实体：移动节点(MN)与接入点(AP)。WMN的每个节点都具备路由选择功能，而且每个节点只能与其临近节点通信。在网络中MN既是业务的使用者又是业务的提供者，即：它具有数据转发功能，可以向网络中其他节点(MN或AP)转发其接收到的数据包分组，因而WMN也是一种自组织和自管理的网络。 WMN是一种非常适合于覆盖大面积开放区城(包括室外和室内)的无线区域网络解决方案.无线Mesh网的特点是：网络由一组呈网状分布的无线AP构成,AP均采用点对点方式通过无线中继链路互联，WMN将传统WLAN中的无线“热点”扩展为真正大面积覆盖的无线”热区”。 这种结构带来的好处包括： (1)自配置。WMN中AP具备自动配置和集中管理能力，简化了网络的管理维护。 (2)自愈合。WMN中AP具备自动发现和动态路由连接功能，消除了单点故障对业务的影响，能够提供冗余路径。 (3)高带宽。WMN将传统WLAN的“热点”覆盖扩展为更大范围的“热区”覆盖，消除了原有的WLAN随距离增加导致带宽下降的缺陷。另外，在采用Mesh结构的系统中，信号能够避开障碍物的干扰而畅通无阻地传送，消除了盲区。 (4)兼容性。Mesh采用标准的802.11b/g制式，可广泛地兼容无线客户终端。 除此之外，无线Mesh还提供更好的移动漫游能力，以及端到端的安全连接等等。 WMN以多跳路由的风格扩展当前的无线网络覆盖而不牺牲信道容量，其另一个目标就是在用户间提供非视距的连接。通过连接距离的缩短，节点间接口的减少以及更有效的频率复用，WMN能够达到更高的吞吐量。尽管WMN具有许多优点，但目前WMN还是一个新生事物，和所有其它的新生事物一样，它在发展初期总是会存在一些不足和缺点： 首先，在技术实现方面，无线网状网具有类似互联网的优点，但它同时也遗传了互联网的一些不足乃至隐患，其中最为突出的就是网络安全问题。在一个多终端的WMN中，安全的数据流量在到达接收端之前可能要通过多个未授权的节点，这会给黑客们创造出可乘之机。当无线网状网大面积铺开的时候，这些问题将会变得更加突出。所以，如何增强它的安全性是需要重点考虑的问题。 其次，从无线技术的市场推广角度而言，WMN走了一条与WiMAX截然不同的路线。WiMAX所走的是相对清晰的标准化市场路线，而WMN则采取了先商用后标准的市场策略。显然WMN在市场推广方面缺乏足够的策略。 继而，从推动力量来说，WMN的推动力量主要还是来自于一些新兴的企业。虽然一些重量级的公司表示了对WMN的兴趣，但是，已经形成的产品大多来自于一些不太知名的厂家。所以，到目前为止，WMN的推动力量还稍显不足。 最后，从普及应用方面来讲。这些新兴的企业已经按照私有协议制作了产品，这会给标准制定工作带来负面影响。将来WMN在得到普及应用时，不同厂家之间产品的互通也是一个需要解决的问题。 随着当今网络的发展，大容量文件传输和多媒体应用越来越广泛。由于网络的普及，传统的客户、服务器架构(Client/Server)对提供服务的数据源的要求越来越高。虽然网络带宽和服务器的运算能力不断增强，但仍然无法为数以亿计的用户同时服务，无法满足指数级增长的互联网用户的需求。为了解决这样的问题，本文提出对网络传输数据增加可管理能力，进行二次编码，即网络编码(networkcoding)。 网络编码的思想由Ahlswede等人提出。他们首先证明，使用网络编码可以达到有向网络的组播容量，即源节点和每个目的节点之间最大流中的最小值。而在路由方式中，该容量一般是无法达到的。此后，关于网络编码的理论研究集中在如何有效地构造具体的编码方案上。Li和Koetter等人分别研究了线性网络编码(Linear Network Coding)，证明只需运用线性编码即可达到网络容量。接着，Jaggi等人给出了在多项式时间内构造线性网络编码的集中式算法。Ho等人随后提出了随机线性网络编码(Random Linear Network Coding)的概念，指出每个编码节点独立选取线性编码系数时，目的节点仍能以极大的概率达到网络的组播容量。随机线性网络编码具有分布式的特性，无须事先确定编码系数，因此适合网络编码的实际应用。 目前使用网络编码建立的对等网络主要有以下几种应用：资源共享、协同工作、边缘服务、搜索引擎。 (1)资源共享是通过共享对等网络中的资源构造业务模式。例如，Napster公司的搜索并共享MP3文件的软件。公司希望通过与唱片公司的交易获利，也希望从出售CD中赢利。Flycode公司开发了一种软件，可以传送视频和图像文件。 (2)协同工作是协调P2P网络中的计算机完成同一计算任务。Intel公司的芯片开发人员充分利用分布在世界各地的工作站上的一万台PC的闲置硬盘空间和计算能力，从而省去了超过5亿美元的经费。它已经联合世界多家知名的高科技公司组成了一个新的工作组，试图以更强大的实力构筑面向商务环境的基于网络编码的体系。SETI@HOME项目是网络编码构成的对等网络协同工作的一个成功典范。该项目在一九九九年初开始将分布于世界各地的两百万台个人电脑组成计算机阵列，搜索射电天文望远镜信号中的外星文明迹象。 (3)边缘服务是利用P2P网络为用户提供基于边缘模式的电子商务等服务。 (4)搜索引擎使用户深度搜索文档成为可能，为互联网的信息搜索提供了全新的解决方案，其基本特性在前面已经介绍，在Napster和Gnutella系统中都有这样的应用。著名的搜索引擎公司Google(谷歌)也宣称要采用对等网络技术改进其搜索引擎。 网络编码作为一种新技术在宽带无线自组织网络中有很好的应用。通过网络编码，中间节点可以将收到的信息进行编码并发送出去，提高了网络吞吐量和健壮性。为了不对现有网络的软硬件设备和相应的协议做很大的修改，可以选择在高层实现网络编码。无线传感器网络和WMN等无线自组织网络都可以使用网络编码技术显著提高多跳链路的传输性能。目前网络编码的研究热点集中在网络编码节点选取方案、网络编码算法的设计、网络编码复杂度分析、网络编码的性能分析、网络编码与系统安全性分析、网络编码在无线分布式网络中的应用等方面。 对网络编码技术的研究需要在加深理论研究的同时考虑实际的应用场景，侧重解决实际应用中遇到的问题，比如需要降低编码复杂度，需要考虑系统本身的延时以及网络编码带来的延时影响等。网络编码在无线通信网络当中的应用是一片亟待开发的热土，一方面无线网络的广播特性非常利于网络编码的应用：另一方面，相对于有线网络而言，无线网络中的节点不可能同时监听来自多个源的信息，这对网络编码的应用造成了一定的阻碍。如何结合无线网络的特点扬长避短，找到能够最大程度发挥网络编码优势的结合点，是需要考虑的主要问题。 本论文通过网络编码解决了WMNs中几个方面的问题。本文主要研究工作及内容如下：第一，本文研究并且提出了一个基于网络编码的数据分发机制。第二，我们在基于WMNs中的视频流的前提下，研究了如何应用网络编码来提高WMNs中视频流的服务质量，并且提出了WMNs中针对实时视频流的解决方案。第三，本文研究了WMNs中自私节点带来的问题而且提出了相应的解决方案。