WiMAX Mesh网络即基于IEEE 802.16标准的无线Mesh网络,而WiMAX的成功和技术优势使得WiMAX Mesh极有可能成为无线城市的首选。本文正是基于WiMAX Mesh网络,对其中的路由协议和定向天线MAC机制展开研究。本文首先对基于IEEE 802.16d-2004标准的WiMAX Mesh网络原理和特点进行了分析,并简单介绍了专用的仿真模型WiMsh。随后对分布式WiMAX Mesh网络路由协议进行了较深入的研究,将WiMAX Mesh网络分为准Mesh模式和全Mesh模式,并分别对其中的路由协议进行了较深入的研究和分析。对于准Mesh模式路由协议的研究,将路由选择的范围扩展到2跳范围进行,仿真结果表明该方法能较大程度改善网络性能；对于全Mesh模式路由协议的研究,分析了典型的按需式路由协议和先验式路由协议,并对其进行了仿真对比,结果表明,按需式路由方式较适合WiMAX Mesh网络全Mesh模式。本文的最后一部分深入研究了WiMAX Mesh网络中的定向天线MAC机制,根据WiMAX Mesh网络的特点,进行定向天线MAC机制的研究和相关设计,并进行了仿真分析。仿真结果表明,在WiMAX Mesh网络中使用定向天线能大大提升网络容量。