随着近年来无线网络的迅速发展,无线网络中存在的瓶颈问题也不断的暴露,其中最主要的瓶颈就是频谱资源利用受限,且频谱分配不均。认知无线电技术的提出,为解决无线网络中的频谱资源受限问题奠定了基础。另一方面,NS2作为网络仿真工具中广泛被使用和认可的重要一员,一直以来得到网络技术研究者青睐,若NS2能支持认知无线电网络的仿真,势必可以更好的促进认知无线电技术的研究发展。本文基于上述实际需求,以实现认知无线电MAC协议仿真模型为最终目的,对认知无线电网络MAC协议和NS2仿真相关内容进行了研究。本文首先介绍了认知无线电的背景、体系结构、关键技术以及MAC协议的研究现状,接着介绍了NS2仿真的基本原理、无线仿真模型和移动节点模型。基于这些基本理论研究了典型的多频分布式CR网络MAC协议KNOWS,并根据其特点提出了该协议的三点不足,包括节点只支持单信道传输、控制帧交互方式不稳定和节点传输不公平之后针对NS2的结构特点并结合这些不足之处对KNOWS进行了改进。接着详细分析了改进后的KNOWS协议及其功能,包括该协议的架构、控制帧格式、帧的交互与连接建立的过程、信道更新与重传机制以及协议中所使用的信道划分机制。最后本文详细论述了在NS2上实现改进后的KNOWS协议的过程,包括对NS2移动节点结构的设计、节点各部分功能的说明及实现；并通过仿真对该协议的可行性、负载特性以及授权用户对此协议的影响进行了分析验证。结果证明改进后的KNOWS协议可以实现认知无线节点的多数据信道传输,在中度负载下可达到理想的吞吐率,而在高度负载下控制信道为网络传输的瓶颈,会增加传输的延迟降低吞吐量的线性增长速度。总之,本文成功在NS2网络仿真软件上实现了认知无线电的典型MAC协议,为认知无线电的研究奠定了一定的基础。