无线自组织（Ad hoc）网络由于无需固定基础设施支撑、组网快速灵活而受到人们的广泛关注和研究。作为网络最基本和最重要的性能指标之一，可用带宽是进行Ad hoc网络协议设计、业务服务质量（QoS，Quality of Service）保障以及网络规划与管理的基础，因而获取可用带宽信息对Ad hoc网络的整体性能优化起着重要作用。无线网络自身的特点使得有线网络中传统的可用带宽估计方法应用于无线网络时很难获得可靠结果，而目前专门针对无线网络设计的估计方法没有在估计过程中考虑背景业务与即将进入网络的新业务的相互影响，因而缺乏足够的预测能力，难以保证估计结果的正确性。针对于此，本文首先建立单跳与多跳Adhoc网络准确的性能分析模型，然后基于这样的分析模型设计全局QoS保障约束条件下的可用带宽估计方法。主要研究工作和成果包括以下几个方面：首先，建立了非饱和条件下准确的DCF分析模型。现有的非饱和模型大多直接使用队列利用率来对饱和模型进行扩展而获得，这种扩展方式没有充分考虑网络在非饱和状态下的特性，因而分析结果并不准确。本文针对非饱和状态时节点队列耦合现象与退避时隙不同步现象进行了建模分析，显著提高了DCF分析模型的准确性。在此基础上，建立了针对服务时间统计特性的分析模型，该模型区分了成功传输的报文与丢弃的报文带来的影响，消除了现有多数研究将MAC（Medium Access Control）时延误用为服务时间而给排队模型带来的误差，为建立复杂条件下的排队模型奠定了理论基础。其次，提出了支持全局QoS保障的可用带宽估计原则与方法。现有关于可用带宽估计的研究缺乏对估计结果“可用性”的明确定义，这也是目前基于分析模型的可用带宽估计方法不能获得准确结果的重要原因。针对于此，本文以全局QoS保障为约束条件，完善了可用带宽的准确定义，并在此基础上提出了支持全局QoS保障的可用带宽估计原则。在该原则下，带宽需求可行性的判定标准是网络中已存在的背景业务与以该带宽需求进行传输的新业务的QoS指标都必须满足预置条件，而网络的可用带宽则通过搜索最大的可行带宽需求来获得。基于该原则的可用带宽估计方法具有一般性，适用于不同类型的无线网络。第三，建立了单跳Ad hoc网络的性能分析模型并设计了其可用带宽估计方法。相对于以往的研究，该模型有以下三个突出特点：（1）它能用于分析包括时延、吞吐量与丢包率等QoS参数在内的网络性能指标；（2）它在分析过程中考虑了非饱和条件、异构业务源以及缓存队列长度的影响，并将网络中业务的带宽需求映射到了模型的参数中去，从而可以方便地对带宽敏感业务进行建模分析；（3）它可以预测性地分析当具有某一特定带宽需求的业务进入网络后网络的性能表现。基于该模型，我们提出了基于全局QoS保障原则的带宽需求可行性判定算法与可用带宽搜索算法，并通过实验证明了该算法能够保证可用带宽估计结果的准确性。第四，建立了多跳Ad hoc网络中更符合实际又便于分析的MAC层干扰模型和链路竞争模型。首先，根据干扰的成因与效果对干扰进行了分类分析，在此基础上对邻节点造成的干扰与隐藏节点引起的碰撞进行了定量计算。这样的干扰模型一方面能充分反映网络内所有影响节点行为的因素，另一方面能体现竞争链路的负载大小对干扰程度的影响。其次，构建了用于分析链路之间竞争情况的链路竞争图，不同于以往的研究，本文构建的竞争图不但能明确反映隐藏节点问题，而且能分析邻居节点引起的碰撞带来的影响。此外，应用该链路竞争图定性地分析了多跳路径容量变化与瓶颈链路问题，并通过仿真实验验证了分析结果的正确性。第五，建立了能反映多跳路径中流内竞争问题与路径上各节点负载间依赖关系的性能分析模型，并在此基础上对多跳路径容量与可用带宽估计问题进行了研究。首先，在MAC层干扰模型的基础上，通过对多跳路径各节点的活动情况进行建模，分析了同一路径上链路间存在的流内竞争问题。其次，通过将多跳路径建模为排队网络，利用扩散近似法计算了其QoS性能指标。该模型对路径上业务流的数量与位置不做约束，能够充分反映路径上不同业务流之间的相互影响，克服了现有工作只能研究多跳路径端到端业务流特性的不足。基于该模型的多跳路径容量分析以网络稳定性为约束条件，改进了现有研究没有对网络达到最大吞吐量时所处状态进行充分考虑的缺陷。而在全局QoS保障约束条件下使用该模型对多跳路径可用带宽估计问题的研究，则进一步证明了本文所提出的支持全局QoS保障的可用带宽估计原则与方法的一般性。