随着研究不断深入,无线传感器网络技术逐渐成熟并被应用到更多领域中,其工作环境、监测对象及信息日趋多样。为保证不同应用目标的顺利实现,无线传感器网络需提供必要的服务质量保障,质量保障机制成为研究者持续关注的重要议题。无线传感器网络服务质量在数据传输上主要关注时间性、可靠性;在感知器件确定的情况下,数据采集质量则主要受网络覆盖度及连通性影响,服务质量保障需要网络不同层次提供支持机制,机制实现依赖不同网络组件内部的方法实现。基于对无线传感器网络服务质量保障现状的分析,发现在复杂多样的应用环境中,服务质量保障机制面临以下挑战:（1）QoS要求不同的多种业务传输并存,需要提供多级服务质量保障支持;（2）数据传输要求同时满足多个QoS指标,需要高效均衡的多QoS保障支持;（3）数据流量时空分布不均,需要提供适应流量动态变化的传输质量保障支持;（4）节点部署分布不均、拓扑变化,需要提供感知覆盖质量保障部署优化支持。针对以上挑战,本文从应用服务质量要求出发,研究了实现服务质量支持的四个问题:（1）多种业务数据传输的多级QoS保障问题,（2）端到端数据传输的多QoS保障问题,（3）动态流量下高效传输的节点调度问题,（4）感知覆盖质量增强的部署优化问题,并提出了相应的解决策略与方法。本文主要研究成果如下:（1）针对不同类型业务数据传输的多级QoS保障问题,提出了基于局部信息估计QoS测度,区分业务类型的多级QoS路由TDMQR。TDMQR根据不同业务数据传输的QoS要求差异,将数据划分为普通数据（RT）、可靠性数据RRT（TRRT）、实时性数据（TRRT）、实时-可靠性数据（TRRT）四种类型并确定转发优先级,从而构建基于多级队列的优先级转发调度。为提供满足QoS要求的路由,DTQOR根据节点局部信息交换估计相邻节点的QoS性能,按照时间性、可靠性、能量效率的优先顺序选择最佳转发节点。为满足实时性要求,TDMQR基于延迟与两跳转发推进速度估计,扩大最佳路径的探测范围;为满足可靠性要求,使用WMEWMA估计链路质量。在满足时间、可靠要求的基础上,路由选择还考虑能耗均衡,根据“传输能耗/剩余能量”测度选择能效最佳的节点转发数据,以维持节点能量均衡。仿真结果显示,TDMQR能够有效支持区分业务数据的多级QoS保障传输,比其他区分业务的QoS路由获得了更好的能量效率,网络生存时间更长。（2）针对数据端到端传输的多QoS保障问题,提出了基于方向传输、采用机会转发满足多种服务质量要求的QoS路由DTQOR。DTQOR根据目标节点位置,基于方向传输降低候选转发节点集的选取范围及规模;基于对传输路径的跳数估计,将端到端QoS要求分解为单跳QoS要求;基于QoS测度性质,将多重QoS约束问题规约为一个多目标问题,设计了复杂度较低的启发式候选转发节点集生成算法。仿真实验表明,相比多径多约束路由方法,DTQOR改善了端到端延迟,提供了自适应的可靠性保障,传输代价更小,实现了多QoS的均衡保障。（3）针对动态流量下高效传输的节点调度问题,提出了一种接收方发起、根据数据到达速率自适应调节唤醒间隔的MAC调度机制WAT。通过分析流量与占空比关系,WAT基于流量大小限制节点唤醒间隔的时长区间,节点根据感知数据达到速率,在限定间隔区间内随机产生唤醒间隔从而确定唤醒时间。WAT由接收方发起,利用信标广播节点下一周期唤醒时间,使邻居活动节点实现相邻周期的唤醒同步,从而支持数据在连续周期的及时传输或失败重传。仿真结果显示,相比其它接收方发起的MAC休眠调度协议,WAT提高了数据传输性能,在保持较高投递率的情况下,降低了网络占空比,获得更好的能量效率。（4）针对感知覆盖质量增强的部署优化问题,提出了一种基于移动传感节点提高覆盖质量的移动自调节部署算法LLSAD。基于对区域完全覆盖的节点分布形式分析,LLSAD建立了节点调节及位置更新规则,节点根据局部信息计算更优位置,借助移动能力完成部署优化,使节点分布更为均匀、覆盖率更高。仿真实验结果表明,LLSAD在不同初始部署条件下都取得了较好的收敛速度和覆盖率,能够提供可靠的网络覆盖质量保障。LLSAD不需要维护全局的节点拓扑位置信息表,在资源受限的传感器网络中具有较强的实用性。