MANETs是一个快速发展的研究领域。与有线网络以及其它需要基础设施支撑的无线网络不同，MANETs不依赖于任何设施。近年来，对MANETs中路由和媒体访问控制技术的研究引起了研究人员的重视。其中，在上述方面应用的协议能够对MANETs的性能带来重大影响。本文研究的主要贡献在于提出了认知MANETs以及一种MANETs负载均衡路由协议。随着网络复杂性的日益增加，MANETs将能够通过获取认知能力而获益。本文提出的应用于MANETs中的认知模块具有将用户目标转化为协议栈各层具体行动的能力。通过合并网络内的节点，认知模块能够实现与协议栈各层的交互。认知模块利用对各种网络参数的监视、调整以满足用户目标。本文为提出的三个MANETs层（路由层、MAC层和物理层）搭建了演示环境，并展示了其提高网络性能的具体情形。　　本文提出的认知MANETs框架分为两个部分：认知路由系统以及对协议栈各层的扩展。MANETs具有一些独特的特性，如网络拓扑的高动态性、网络规模差异性、数据传输模式的变化以及节点在网络中部署的疏密程度的不平衡，使得MANETs路由研究具有极大的挑战性。由于容易遭受衰减以及其自身的低带宽容量，MANETs中的节点链接具有较高的脆弱性，从而使得上述特性在MANETs中呈现出不同特点。近年来提出的　　MANET路由协议仅在特定网络环境中具有较好性能，因此发展出适用于各种环境的并具有较好性能的通用路由协议成为研究人员努力的方向。本文提出的认知路由解决方案利用其认知能力调整变化中的网络参数，且该路由方案具有先验式和反应式两种模式。节点跟踪网络中节点的数目，并基于该信息在网络中运行主动式和被动式路由。与混合式路由（如区域路由协议ZRP）相比，同时部署上述两种路由能够获得较好效果。在第二部分的认知MANETs中，认知系统基于用户目标直接控制媒体访问控制（MAC）和物理层以获得更高性能。　　基于MANETs中通信链路带宽较低，本文提出一种负载均衡的路由协议以满足极低网络开销前提下路由机制的实现，同时实现负载均衡。目前，学术界已提出大量新型路由协议以应对MANETs路由的负载均衡要求。然而其中大多数方法增加了路由开销，这在资源受限的MANETs中是应该避免和克服的。为了达到负载均衡并避免增加额外路由开销，本文提出一种基于贪婪算法的路由协议，网络中的各节点负责检测并将自身的拥塞分流至其它节点。仿真结果表明本文提出的负载均衡协议与AODV路由协议相比具有较好性能。　　本文最后的贡献在于改进了一种MANETs的MAC协议。该协议采用异步多信道MAC方案，且仅需要一台无线电设备就能够实现相关操作。多信道MAC协议具有提高MANETs吞吐量的潜力。本文提出的多信道MAC协议仅基于节点对多个信道的需求。初始加入网络的节点运行于基础信道上，当基础信道开始拥挤，节点开始迁移至其它信道来降低负载并获得较高吞吐量。由于该协议具备异步性，因此能够节约大量带宽。事实上，时钟同步技术会消耗大量带宽，因此在MANETs多信道MAC解决方案中应该予以避免。本文MAC协议实现异步的方式包括两种，第一种为所有信道谈判及资源预留于基础信道，这样所有监听基础信道的节点能够实现同步；第二种为未能监听基础信道的节点通过接收邻居节点的消息实现同步。最后，本文进行了大量的仿真来评估提出的MAC协议的性能，并与IEEE802.11b和MMAC进行对比以证明本文多信道MAC算法的有效性。