随着网络技术和通信技术的飞速发展,互联网已成为人们生活中不可缺少的一部分。然而网络规模的不断扩大,使传统网络中出现了各种问题,如路由表急剧膨胀,无法满足特定应用和用户的服务质量请求(Quality of Service, QoS),网络管理困难等。为了解决出现的问题,人们提出了认知网络的概念。认知网络具有自我感知、自我管理、学习、推理等认知能力,可以有效地优化网络性能和网络管理。本文设计了一种面向认知网络的QoS路由协议。为了满足不同应用和用户的服务质量请求,将路由请求分为多种业务类型和服务等级,然后映射到对应的QoS参数区间。网络中节点具有认知能力,边无认知能力。为节点设计了感觉、活动感、记忆、查找、决策、执行、推理、解释等认知行为,并设计了与这些行为对应的报文,实现了节点之间的交互过程。节点只收集和维护局部的邻居状态和链路状态信息,并不维护全局信息。通过维护和使用经验路径信息,提高路由效率。将本协议与路由算法绑定,使网络具有路由能力。使用有色Petri网为本文设计的协议建立模型,并验证了协议的可达性、有界性、正确性、自动性、进步性、节能性等性质。本文对所设计的面向认知网络的QoS路由协议在原型系统上进行了实现部署,通过视频播放软件验证了本协议的实用性,并对协议的多项性能指标做了评价。实验结果表明,本文所设计的协议是可行和有效的。