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无线AdHoc网络是一类无需固定网络基础设施支持的分布式多跳自治系统，具有组网便捷、抗毁性高、自恢复性能好等优良特性，被广泛应用于军事及民用领域。随着应用中用户对多媒体服务需求的不断增长，服务质量(QoS，QualityofService)保证逐渐成为网络发展中面临的一个重要研究课题。AdHoc网络中的服务质量保证是一个复杂的系统性问题，涉及到网络协议栈的各个层面。其中，网络层的QoS路由协议起着关键性作用，其性能直接影响到通信业务的各项QoS指标和网络资源使用的有效性。本文的主要研究目标是在全面分析国内外已有研究成果的基础上，重点从带宽预留、时延优化、能量节省这三个方面对AdHoc网络中的QoS路由协议及相关算法展开深入研究和探讨，具体包括:支持动态带宽资源预留的QoS路由协议，最小化端到端TDMA调度时延的QoS路由协议，能量节省QoS路由协议中的链路功率分配算法，以及多路径QoS路由协议中基于时延优化与能量节省的自适应流量分配算法。
论文的主要研究内容和创新之处归纳如下:
1)传统的带宽约束QoS路由协议仅支持固定的传输带宽，在传输可变带宽业务时会出现系统带宽资源利用率明显下降的问题。为此，提出一种AdHoc网络中传输带宽可动态调整的带宽约束QoS路由协议。首先对带宽约束QoS路由协议中的核心组件——路径可用带宽计算算法进行了分析，并设计出一种启发式的动态前向算法(DFA)。路由建立以后，若业务流的需求带宽增加，各带宽瓶颈节点将依据DFA算法占用其它业务流的部分传输时隙，以增加当前路径上的预留带宽;而当业务流的需求带宽减小时，协议以报文传递的方式通知路径上各节点释放部分预留时隙，避免不必要的带宽占用。仿真结果表明，相比目前采用静态资源预留机制的带宽约束QoS路由协议，本文所提协议在传输可变带宽业务时具有更好的呼叫阻塞率和掉线率性能，同时有效提高了网络带宽资源的利用率。
2)对基于TDMA的AdHoc网络环境下的路径传输时延问题进行了研究，提出一种基于最小端到端TDMA调度时延(TSD)的QoS路由协议。TSD是指源-目的端之间的各中间节点由于预留的接收时隙与发送时隙在TDMA帧中所处的相对位置不同而额外引入的传输等待时延。首先给出了最小端到端TSD约束条件下的节点时隙调度（或分配）数学模型，并设计出一种次优的基于路径局部TSD最小化的预留时隙分配算法(mTSD-SA)。该算法以分布式方式为路径上的各节点逐跳预留所需数量的收-发时隙对，同时保证从源端到当前节点之间部分路径上的TSD最小化;每个时隙对关联一个发送队列，源端的数据分组将通过这些“串联”时隙对以逐跳转发的方式传送到目的端。仿真结果表明，相比目前采用随机性预留时隙分配机制的QoS路由协议，基于mTSD-SA算法的QoS路由协议显著降低了路径上端到端的TSD，因而能够为时延敏感QoS业务流提供更优的传输服务支持。
3)为了进一步降低端到端路径上的业务总传输功率，提出一种能量节省QoS路由协议中基于按需链路信噪比(SINR)的链路功率分配算法。该算法不要求各跳链路始终保持固定的SINR水平，而是可以根据信道质量的变化进行动态调整，只要路径上端到端的累积误码率(BER)不超过预设门限值即可。对于信道处于深衰落状态下的无线链路，这种策略可以有效降低发送节点维持固定SINR水平时所需要消耗的功率。根据这一思路，将链路功率分配问题化归成一个在端到端BER约束条件下，最小化业务总传输功率的非线性优化问题，并通过拉格朗日极值法得到了各跳链路上的最优误码率分配模式及相应的发送功率大小。仿真结果表明，相比基于固定SINR的链路功率分配策略，本文所提算法在保证业务端到端BER性能的同时，可进一步降低约8.9％的业务总传输功率。
4)对多路径QoS路由协议中的多参数优化流量分配问题进行了研究，提出一种将时延优化与能量节省相结合的自适应流量分配算法。首先构造了一个将路径传输时延、能量消耗以及当前流量大小进行指数加权相乘的参量，该参量综合反映了业务流在某条子路径上传输时所需要的代价（或费用）。在此基础之上，给出了以最小化各条子路径上的传输代价总和为优化目标的流量分配模型，并通过经典的拉格朗日极值法得到了各条子路径上的最优流量分配模式。仿真结果表明，相比基于最小时延-能耗乘积的流量分配算法，本文所提算法可进一步降低业务流的平均传输时延，同时具有更好的流量均衡效果，实现了传输时延与能量消耗这两个QoS参数的组合优化。