移动自组织网络(Mobile Ad hoc Network,MANET)是一种多跳、临时的自治网络系统,能够在缺乏基础设施支持的环境中提供组网通信功能。目前MANET技术被广泛应用于无线传感网、车辆网络、无人机蜂群通信、抗灾临时网络、军事指挥网络等领域,在军事领域的应用是其主要研究方向,如用于战场态势感知及指挥信息分发的战术互联网(Tactical Internet,TI)。MANET中信道资源与数据速率十分有限,同时网络成员的高可移动性对网络稳定性产生了巨大影响。这些特点对MANET网络结构和路由协议的设计带来了严峻挑战,而现有移动自组织网络路由协议在网络规模扩大时表现出路由开销增大、端到端时延提高、吞吐量下降等不足,无法满足大规模MANET通信需求。因此,针对大规模MANET提出高效的路由技术对保障网络性能起着至关重要的作用。本文以美军战术互联网架构中的战术通信子系统——宽带网络波形(Wideband Network Waveform,WNW)为基础,结合分簇接入控制技术对优化链路状态路由协议(Optimized Link State Routing Protocol,OLSR)进行改进,提出了适用于大规模移动自组织网络通信环境的平面多频分簇OLSR路由协议(Flat Multi-frequency Cluster-based OLSR,FMC-OLSR)。相比于传统多频层次结构,FMC-OLSR采用平面多频分簇结构,以避免网络结构上层因流量汇聚形成通信瓶颈,同时多频接入方式可有效减少底层信道竞争;基于分簇结构将占据路由开销主要部分的拓扑控制(Topology Control,TC)消息的广播范围限制在簇内,从而减少路由开销;结合距离矢量路由(Distance Vector Routing,DVR)低开销的优点,以网关节点广播簇内路由距离矢量信息的方式进行簇间拓扑信息扩散,以减少簇间路由建立时延;基于接入控制协议的特性,对MPR选择算法、链路开销权值计算、链路信息扩散等机制进行了深入优化,以提高路由性能与业务服务质量;基于簇间通信能力设计网关选择算法,以提升全网通信的高效性、稳定性。为验证FMC-OLSR路由协议性能,本文使用OPNET仿真软件对协议进行仿真建模与测试,通过与标准OLSR协议比较不同网络规模下的路由开销、业务服务质量、吞吐量和信道复用率,证明了FMC-OLSR在大规模MANET下能够有效减少路由开销、提高服务质量、提升网络可扩展性。