无线网络具有可移动、成本低、效率高和易于部署的特点，使得无线网络得到了快速的发展和广泛的应用。无线网络协议中广泛存在着并发的、非确定的或者随机的行为，导致从一个初始状态到一个终止状态可能经历多种不同的路径;无线网络协议中采用了不同的机制来满足不同无线网络场景下一定的服务质量要求，增加了无线网络协议的复杂性，使得无线网络协议的设计和分析变得十分困难。特别地，由于性能对于无线网络实现高效率、低能耗的运行至关重要，需要对其进行性能分析，通过计算性能指标来揭示性能瓶颈问题，从而指导进行性能优化，为无线网络的设计和部署等提供决策支持。　　存在很多对无线网络协议进行性能分析的工作，马尔可夫链、排队论、随机Petri网和随机进程代数等随机模型被广泛地应用到对无线网络协议的建模和性能分析中，方便研究不同参数对无线网络协议的性能带来的影响。但是，由于这些模型的建模能力和建模灵活程度的不足，在建模过程中需要引入很多假设条件以简化模型，只能刻画协议中的一些关键细节，难以刻画协议中更多的关键细节;同时，“状态空间爆炸”问题的存在导致无法对大规模复杂的无线网络模型进行求解。　　为了能够更加准确地刻画无线网络协议中更多的关键细节，本文使用具有更强建模能力和更灵活建模方式的有色网对无线网络协议进行建模和性能分析。有色网具有严格定义的语法和语义以及丰富的分析手段，利用有色网对无线网络协议进行形式化建模，可以对协议进行更加深入的了解，更加全面的刻画，更加准确的描述，以及更加透彻的研究。利用有色网模型合并的方法，可以建立更加紧凑和更具有伸缩性的模型。同时，通过有色网模型的仿真，可以研究大规模复杂的无线网络的性能。　　论文的主要贡献包括以下几个方面:　　利用有色网对无线网络协议IEEE802.11进行了建模。按照协议标准进行严格定义，能够完整和准确地刻画协议的各个方面，包括关键的操作和时间的约束。利用有色网的一些建模方法，包括层次化和模块化建模、利用对称性合并模型和使用建模模板等，可以建立更加紧凑和更具有伸缩性的模型，降低模型冗余度，提高建模效率。通过对一种典型的无线网络场景进行仿真，计算吞吐量、传输成功率和延迟等性能指标，并与网络仿真器NS-2进行对比，验证了该有色网模型的准确性。同时，深入研究了IEEE802.11中不同拓扑结构的无线网络的性能，包括全局性能和单点性能，分析了隐匿站点问题对性能带来的影响以及可能带来的性能公平性问题。通过对无线网络协议IEEE802.11进行建模和性能分析，显示出有色网在无线网络协议的建模和性能分析中所能起到的重要作用。　　对IEEE802.11的有色网模型进行了扩展。由于无线网络协议IEEE802.11e建立在IEEE802.11基础之上，增加了对服务质量的支持，所以增加刻画IEEE802.11e对服务质量的支持，可以快速地得到IEEE802.11e的有色网模型。通过对一个典型的无线网络场景进行仿真，计算出一些性能指标，并与网络仿真器NS-2进行对比，验证了该有色网模型的准确性。同时，研究了IEEE802.11e如何满足不同访问类型的数据相应的服务质量要求。通过对无线网络协议IEEE802.11e进行建模和性能分析，显示出有色网具有比较强的可扩展能力。　　总结了一套利用有色网对无线网络协议进行建模的一般方法，给出了具体的建模步骤，提供了具有高可重用性的建模模板，方便推广使用。该方法被直接应用到对无线网络协议IEEE802.15.4的建模过程中，可以快速地得到符合协议标准的IEEE802.15.4模型。通过对一个典型的无线网络场景进行仿真，计算吞吐量、传输成功率、延迟和能耗等性能指标，并与网络仿真器NS-2进行对比，验证了该有色网模型的准确性。同时，研究了IEEE802.15.4如何实现传输效率和能耗的平衡。通过对无线网络协议IEEE802.15.4进行建模和性能分析，显示出基于有色网的无线网络协议建模和性能分析方法的可行性、准确性与有效性。