Ad hoc网络是由一系列无线移动终端组成的临时性自治系统,是一个多跳转发网络,不需要任何网络基础设施。由于其组建和解散的灵活性,在临时性场景具有很大的实用性。研究发现,在Ad hoc网络中引入定向天线后,可以大大减小信号干扰,改善链路传输质量,提高网络性能。而目前对定向Ad hoc网络的研究主要集中在定向发送全向接收的方式下,对定向发送定向接收的研究很少。因此,本文将研究定向发送定向接收Ad hoc网络的性能,探讨适合双定向Ad hoc网络的MAC协议。在双定向Ad hoc网络中,由于天线波束的方向性,节点间通信有了更多的限制。因此,在网络组网时,全向网络中的邻居发现算法已不再适合。本文对随机发现算法(CRA)和扫描发现算法(SBA)进行了仿真分析,结果表明,在双定向Ad hoc网络中,扫描发现算法能更快的完成邻居发现过程。论文重点研究了基于TDMA的定向MAC协议。为了验证分析该协议的性能,本文在opnet软件创建了定向天线模型,并通过仿真验证了定向天线对网络性能的优化,在此基础上,本文设计了基于TDMA的定向MAC协议,该协议分为邻居发现和数据通信两个部分。在邻居发现过程采用SBA-D算法；在数据通信中,把时间分为帧,每帧包含两个子帧：预约子帧和数据传输子帧。在预约子帧部分进行数据传输时隙预约,在数据传输子帧中完成两个节点的数据传输。通过在OPNET上建模,研究分析了该协议的可行性,分析结果表明,与全向网络相比,双定向网络能获取更高的数据传输率,提高网络吞吐量,但同时也增加了传输时延。