移动自组织网络(MANET)是无中心、自组织,无需任何基础设施,便可自主形成的网络,正是MANET的这些特点,军事应用、商用和民用领域都在广泛地使用MANET。但是随着移动终端的增多和移动终端复杂性的提高,MANET的性能急剧下降。移动节点的密度变得稀疏、节点的无线传输能力变弱、或者节点间的可连接的路径变少,使得网络在进行数据传输时有可能出现拥堵现象,这些都使得网络拓扑的连通性变差。由此可见,节点的移动、节点分布密度的变化、节点的无线传输能力以及节点间的距离等都会引起拓扑的动态变化,从而影响通信路径、网络的连接性以及MANET的性能。所以,想要提供可靠的服务质量,对MANET拓扑动态特性的研究是非常必要的。本论文从以下几个方面进行了研究：1)由于MANET的性能评估多数是在可以模拟现实移动环境的移动模型中进行测试的,如,节点的有效的传输范围、信息存储的有限的缓冲空间、具有代表性的数据流量模型以及移动模型中的用户行为等等。本文中介绍了几种具有代表性的移动模型,一种是节点之间的移动相互独立(个体移动)的模型,另一种是节点之间的移动相互关联(群组移动)的模型。研究移动模型的目的是为了让研究者对移动模型有更深刻的理解,以便选择使用哪个模型来评估网络性能。而且,通过几种度量,来对比并例证在MANET仿真中选择移动模型的重要性。具体地说,通过研究,证明了选择不同的移动模型对MANET的性能评估结果会有所不同；得出了使用半马尔科夫平滑(SMS)移动模型是最优选择。它既符合现实中移动用户的行为特征,又能捕捉到短暂的用户行为,还能保持均匀的空间节点分布和稳定的移动速度。2) MANET是由地理位置分散的移动节点组成的,故网络中动态拓扑结构的变化对路由协议的要求会非常高,而路由协议的好坏又需要通过评估拓扑的质量来体现。本文中基于SMS移动模型,对拓扑的动态性从三个方面进行了研究：路径的稳定性,用k跳路径存活时间(path lifetime)的分布、路径的平均存活时间来表示；路径的可靠性,用k跳路径的剩余存活时间(path residual lifetime)的分布、k跳路径的平均剩余存活时间、k跳路径的平均切换率(churn rate)和k跳路径的平均频度(frequency)来表示；以及路径的可用性,用k跳路径的可用率和k跳路径的平均可用时间来表示。本文中通过数学建模、推导,得出了以上这些度量的闭解表达式,式子中体现了MANET中节点的移动性、节点密度、节点的传输范围及节点间分开距离等这些参数之间的关系。而且,这些表达式可以用于优化路由协议和评估网络拓扑的性能等方面。3)一直以来,节点的度被看成是衡量MANET连接性的最重要且最方便的度量。但是,迄今为止,目前的研究都是假定拓扑是静态的,显然这与真实不符,并且众多研究尚未得出与节点的度有关的闭解表达式。本文中,基于一个现实的无线信道传输模型,研究了MANET的几个基本特征：节点的度的分布、节点的平均度、网络中存在孤立节点的概率、网络的连接性、节点的最大度的分布以及网络中节点的最大度。文中提出一个新颖的数学模型,推导出在有无线信道衰减的情形下与节点的度有关的理论表达式。这些式子便于研究网络的连接性及改善路由协议中的算法的复杂性。这些结果对该领域的工程研究者也很有帮助,如,设置网络层的仿真参数,或设计无线传感器网络等。另外,还研究了在网络的系统区域内,初始时节点的分布不再是均匀分布,而是按照指数分布、高斯分布以及幂率分布部署时,经过一段时间的节点移动,系统到达稳态后,网络中的节点将会是怎样的分布?