Ad Hoc网络起源于美国国防高级研究计划局的PRNET项目，由于这种分布式网络具有可临时组网、快速展开、无控制中心、抗毁性强等特点，在军事通信中的战术互联网、单兵个人电台等场合得到了广泛应用。同时，其应用也正在迅速地向民用系统扩展。近年来，国外许多著名实验室纷纷设立Ad Hoc网络方面的研究项目，并认为这是一种极具吸引力的未来移动通信系统构架。　　在Ad Hoc网络中，存在许多关键技术，主要包括：MAC协议、路由协议、自组网中网络与信息的安全性、QoS保障框架与技术、功率控制与管理、传输层协议等。本论文重点研究了MAC层、传输层、和路由协议的性能。MAC协议的好坏直接影响到网络吞吐量、时延等性能指标的优劣，因此设计适用于Ad Hoc网络环境的MAC协议是一项富有挑战性的任务。由于TCP协议是目前应用最广泛的传输层协议，如何提高其在Ad Hoc网络下的性能也是迫切需要解决的问题。Ad Hoc网络在拓扑、传输带宽、节点能力、安全性、扩展性等方面与有线网络存在的差异决定了在Ad Hoc网络中必须采用独特的路由技术。近些年已经提出了很多种Ad Hoc路由协议，如何客观地比较这些协议的性能也是Ad Hoc领域的一个研究热点。　　鉴于IEEE802.11协议是目前Ad Hoc网络中普遍采用的MAC协议，以随机过程中的马尔科夫理论为基础，归纳整理了802.11协议的一跳范围内模型、二跳范围内模型。对最新出现的基于拯救节点转发的MASA协议进行了详细分析，指出该协议存在的问题，同时考虑到NS下MASA代码的不可实现性，提出了一种改进的MASA协议MASA+。在直线链路和随机拓扑下分别对MASA+进行仿真，得到各种节点密度、各种速度下的吞吐量和平均延迟曲线，并将这些曲线同802.11的仿真结果进行对比，发现MASA+协议的平均延迟优于802.11，但在低节点密度下的吞吐量比802.11差。在分析造成这种现象的成因后，发现如果采用多速率发包可能会改善MASA+协议性能。基于此设想，对RBAR协议进行了分析。在假定信道模型为双线信道模型的前提下，深入分析了RBAR在RTS/CTS机制下的性能。首先在理论上证明了RBAR协议的吞吐量一定优于IEEE802.11协议；然后考虑到MASA+协议不包含RTS/CTS机制，在RBAR协议的基础上通过去除其RTS/CTS机制得到一种改进的多速率协议，通过仿真比较它与802.11在吞吐量和平均延迟方面的性能，发现该协议在这两种指标方面较802.11差，指出了问题的根源。最后将MASA+协议与改进的多速率协议相结合，并加入分析隐藏节点区域的算法，得到RM-MAC协议，仿真结果表明RM-MAC协议在吞吐量和平均延迟方面均优于IEEE802.11协议。　　为了比较表驱动路由协议和按需路由协议的性能，通过编制代码得到了修正运动场景发生器。并在Tracy Camp提出的稳态运动场景和修正运动场景下分别对两类协议的代表协议DSDV和AODV进行了仿真，统计了协议包开销、吞吐量、平均包延迟。结果表明：使用稳态运动场景可以减少仿真时间，能更加客观地体现两种协议在各种移动程度下的性能；DSDV协议和AODV协议各有优缺点，要根据实际应用背景进行选择。　　为了提高Ad Hoc网络中TCP协议的吞吐量，从重传定时器这个新视角分析了TCP在Ad Hoc网络中性能变差的原因，指出由Ad Hoc网络带来的一切负面影响均可归结到重传定时器不能正确地识别虚假重传，重传定时器不能及时跟踪链路的最新延迟。通过仿真分析了两种传统的更新往返时间方案的吞吐量特性，在此基础上，提出了一种新的定时方案。理论分析和仿真表明这种方案同传统的定时方案相比，在大多数网络状况下具有较高的吞吐量。为了弥补在特殊网络环境下该方案性能不佳的缺陷，又提出了一种改进型的定时方案，在此方案中加入了根据链路跳数合理调节拥塞窗口的策略，最后的仿真结果表明：这种改进型方案在各种移动速度下，吞吐量均优于传统的定时方案。