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无线Mesh网络(Wireless Mesh Network, WMN)是通过无线信号传输数据的多跳网络,它结合了多信道、多网卡、多速率等技术,可以有效地改善网络性能,较传统无线网络有着较大优势。当前,无线网络大都采用全向天线技术,虽然信号的覆盖范围广,但存在空间干扰大,空间复用率低等缺点,制约着WMN的传输性能。因此出现了采用定向天线取代全向天线,实现点对点数据传输的技术,虽然该技术提高了空间复用率,但是还存在着部署成本较全向天线高、定向波束间存在相互干扰等问题,使得采用定向天线技术的WMN部署存在较大的困难。本文主要是针对WMN骨干网的网关部署问题,分析了现有WMN部署算法存在的优缺点,结合定向天线技术的传输特点对WMN骨干网的网关部署以及拓扑结构进行优化。本文主要研究工作如下：(1)针对定向天线所存在的问题,采用Delaunay图形作为WMN骨干网的初始拓扑结构,提出一种基于定向天线技术的WMN骨干网网关部署优化算法,给出算法的形式化定义,分析了算法的时间复杂度。通过仿真实验和结果对比分析,提出的网络拓扑结构算法能够优化骨干网中的网关部署位置,实现网关数量较少、网关到其他节点总路径较短的优化目标。(2)根据骨干网网关部署优化算法,设计了基于传输距离的网络拓扑优化算法(TOTD)。该算法在保证网络连通性的前提下,通过减少传输距离过长、能耗较高的无线链路,提高网络了传输成功率,降低能耗；通过限定网络中路由节点配置的定向天线数量上限,有效地降低了网络中定向天线数量,减少部署费用。算法的仿真实验结果表明,优化后的网络拓扑结构能实现路由节点至网关节点传输距离较小,较好地解决了定向天线间的干扰问题,改善了网络性能。(3)在TOTD算法基础上,针对网络中传输距离与节点度之间的关系,提出了网关节点度不受限制的优化策略(TOTD-GDU算法),对网关的节点度数不设置限制条件,其他条件与TOTD算法相同。该算法能在网络部署成本小幅度的增加甚至不增加的情况下,进一步减少网络传输距离,降低传输时延。NS2模拟实验结果表明,TOTD-GDU算法在网络整体部署成本小幅度增加的情况下,可以大幅度减小网络传输距离,减小网络延迟,更有利于推广。本文的研究为基于定向天线的无线Mesh网络骨干网多网关部署问题以及网络拓扑优化提供了可行和有效的技术解决方案,在工程应用方面具有较好的参考价值。