移动Ad Hoc网络是当前无线通信领域一种新的、正在发展的网络技术，它是由一组带有无线收发装置的移动节点组成的一个多跳的、不需要固定中心接入点或者基站支持的自治系统。由于Ad Hoc网络可以在没有常规设施支持的条件下提供方便、灵活的通信，这大大拓宽了移动通信的应用领域，因此，该技术具有广阔的发展前景。 本文主要研究适用于网络分级结构的分簇算法与路由协议。分级结构的网络具有可扩充性好、规模不受限制、路由和控制开销较小等优点。但是，这种分级结构的形成和维护依赖于某种分簇算法，而且由于簇中的簇头节点要维护和管理本簇范围内节点、负责簇内节点的通信并为簇间节点通信提供合适的路由信息，也使得簇头可能成为网络的瓶颈。因此，对分簇算法进行研究改进就很重要了。本文的主要研究工作及创新性主要体现在以下几个方面： 1) 本文首先对Ad Hoc网络现有的几种分簇算法进行了比较分析，总结了各自的优缺点，对其中的AOW(Adaptive On-demand Weighting)算法进行了详细研究，提出了基于AOW的改进算法RAOW(Restrictive Adaptive On-demand Weighting，有约束条件的自适应按需加权分簇算法)。在该改进算法中引入了“约束条件”这一概念，对参与簇头选举的节点作了一定的限制，从而减少了参与簇头选举的节点数量，并在一定程度上减少了算法的路由开销。 2) 文中比较了现有的基于分簇结构的经典路由协议，详细分析了其中的CBRP(Cluster Based Routing Protocol)路由协议。运用NS2对CBRP协议、AODV协议及DSR协议进行仿真实验，从实验结果中比较总结出CBRP协议的优缺点，并进一步分析总结了平面结构的路由协议和分簇结构的路由协议各自的优缺点及适用环境。 3) 提出了CBRP路由协议的优化算法。由于CBRP协议所采用的路由分簇算法是最小节点ID算法，这种分簇算法计算简单，实现方便，维护簇花费的开销较小。其缺点在于该算法倾向于选择ID较小的节点作为簇头，同时该算法没有考虑负载平衡等因素。针对这种情况，提出了改进协议，即在CBRP协议中采用RAOW分簇算法来替代最小节点ID算法。在RAOW分簇算法中，充分考虑了簇的稳定性、节点的能耗、网络的吞吐率等因素，使新协议的性能得到了一定的提高。 4) 运用NS2对CBRP协议和OCBRP协议进行仿真实验研究。实验中得出的结果证实，OCBRP路由协议有效的解决了原协议中簇头不能替换、能量消耗过快等问题，并增强了网络的稳定性，提高了网络的生存时间，比原协议更适合规模较大、节点移动较快的网络环境。 本论文得到了国家自然科学基金资助项目(批准号：60672137，60773211，90304018)，湖北省科技攻关项目(批准号：2006AA101C63)和教育部博士点基金资助项目(20060497015)的资助。