移动自组网(Mobile Ad hoc Networks，简称MANET)属于无基础设施、无中心的移动无线网络，所有节点都能够移动并以任意拓扑方式动态连接，可应用于军事通信、应急通信、临时通信等需要快速布署、动态组网的通信场合。以前对该网络的研究几乎都针对或默认为收发节点采用全向天线，本文主要研究其采用定向天线后的网络实现的关键技术。首先阐述了定向天线在网络空分复用(SDMA)、天线增益、抗干扰等方面的的优势，分析了定向天线用于移动自组网的可行性，接着重点研究了基于定向天线的多址接入协议和路由协议，分析了与全向天线在组网和协议实现中的异同点和优缺点，并对特定的环境下的网络性能作了对比。本文提出的定向路由协议DS_DSR是基于对现有协议DSR的改进下实现的，通过定向邻节点路由表、定向源路由和定向搜索来完成路由发现与维护。研究发现，定向天线的应用，相比全向天线可明显提高网络的总的吞吐量，减少信道干扰、多址干扰，提高信干噪比，且由于定向天线的高增益可实现较远距离、较少跳数的通信，减少了路由发现时间，这样大大减小了传输时延，网络的整体性能得到了不同程度的提高，同时部分地解决安全问题，通过功率控制还可较容易的实现节能的目的。 为了方便网络协议性能仿真，使移动自组网的接入协议和路由协议能够在同一个模板上实现，本文在仿真平台OPNET设计了IEEE802.11框架下的移动自组网节点模型和定向天线模型等，并通过对现有协议的改进，实现了特定网络性能的计算机仿真。