在过去十年的时间里，随着无线传感器网络技术的迅猛发展和人们对无线网络服务需求的增长，大规模无线传感器网络中的渐进性能分析一直受到国内外学者和研究机构的重视。无线传感器网络有着自己许多特殊的要求或者独有的性质，如网络的动态性、环境的特殊性、拓扑的连接性以及数据的完整性，这些要求和性质都为无线传感器网络的设计提出了更加苛刻的限制，也使得其性能分析更加的复杂。同时，为了提高网络的性能，在构建无线传感器网络的时候，人们时常会在网络中引入一些新的技术或者特性，比如使用移动传感器节点（Mobile Node），采用多播传输（Multicast），引入辅助节点（HelpingNode）或者基础设施支持（Infrastracture Support）来提高网络的性能，这些也使得大规模无线传感器网络的设计更具有挑战性。另一方面，大规模无线传感器网络的性能将呈现许多有趣的现象。本文主要考虑的是异构无线网络和混合无线网络的拓扑分布、容量和时延问题，分析了不同场景和传输模式下的网络性能，并进而探索如何合理的处理无线传感器网络的特殊性质，以及如何设计和运用合适的方法来提升网络的性能。本文首先分析了不同网络拓扑分布的大规模异构无线传感器网络的网络容量性能，并研究了网络拓扑分布对于网络性能的影响。我们首先考虑无障碍物情况下不同拓扑分布对网络容量的影响，对不同的网络空间拓扑结构进行建模，分析其容量并进行比较。在对该结果进行一些直观的解释和推测的基础上，我们进而导出并证明了一些更一般的结论。比如，我们发现，对于均匀分布的普通节点，规则分布的中继节点是容量最优的；当普通节点不是均匀分布的时候，规则分布的中继节点不再是最优的，但是其与最优分布之间的差距不会超过一个常数倍。在现实中，无线传感器网络通常都铺设在一些较为复杂的地区。这些复杂环境中的障碍物体会对传感器节点的分布和无线电磁波的传输造成很大的影响。本文将以上各种因素结合在一起，对有障碍物情况下各种拓扑结构的无线传感器网络的容量进行分析。我们设计出一种优化算法，对于给定的障碍物分布，我们可以给出更好的网络节点分布，以改善网络容量。我们还对该算法的复杂度和性能进行了进一步的定性和定量的分析。另一方面，针对有基站支持的混合网络，我们研究了其在移动多播模式下网络的容量-时延性能。我们首先分析了独立同分布运动模型下两跳无冗余网络的性能，并研究了如何利用冗余来提高网络容量-时延性能。然后，我们又进一步考虑了随机游走移动网络的性能。在对结果进行比较中，我们发现当基站数量或者多播规模达到一定门限后，基站辅助模式下的两跳无冗余和有冗余中继算法都可以获得更好的效果。我们还发现如果利用基站来提高网络性能，特别是采用有冗余算法时，基站的数量必须足够多，否则甚至会对网络的性能带来负面的影响。