Modeling and analysis of cognitive radio ad hoc networks Eine Welt ohne drahtlose Ad Hoc Netzwerke ist heute kaum noch vorstellbar.Auf Grund der geringen Kosten und des minimalen Installationsaufwands werden gegenwärtig immer mehr Geräte in immer mehr Anwendungsfeldern eingesetzt. Da die meisten dieser Netzwerke im lizenzfreien ISM Band operieren ist dieses heute stark ausgelastet und weist kaum noch freie Kapazitäten auf. Aktuelle Studien der Federal Communication Commission (FCC) belegen allerdings dass große Teile (bis zu 70%) der lizenzbehafteten Frequenzen ungenutzt sind. Dieser Umstand zeigt dass das Problem weniger die generelle Knappheit anfreien Frequenzen ist sondern vielmehr in der ineffizienten Verteilung bzw.Nutzung der verfügbaren Resourcen zu suchen ist. Das Hauptaugenmerk der vorliegenden Dissertation liegt in der Verbesserung der Spektrumsauslastung um dadurch die weitere Entwicklung von drahtlosen Ad Hoc Netzwerken zu ermöglichen. In dieser Arbeit wird ein neues Spektrum Management Konzept mit dem Namen Opportunistic Spectrum Access with Backup channel (OSAB) entwickelt und vorgestellt. Das hierbei zugrunde liegende Konzept gestattet Secondary Users (SUs)dynamisch und flexibel auf Frequenzen unlizenzierter als auch lizensierter Frequenzbänder zu zugreifen wenn diese vom Primary User (PU) gerade nicht genutzt werden es also keine Interferenzen geben kann. Da der Zugriff auf das Frequenzspektrum heute existierender Systeme noch sehr unflexibel ist soll dieser in Zukunft durch Cognitive Radios (CR)weit flexibler und dynamischer gestaltet werden können. Bei der Entstehung von OSAB wurden speziell die unterschiedlichen Eigenschaften verschiedener Frequenzbänder berücksichtigt. Der Hauptvorteil von lizenzbehafteten Bändern ist dass diese in hoher Anzahlverfügbar sind. Der Hauptvorteil von lizenzfreien Frequenzen ergibt sich hingegen aus der Gleichstellung aller Nutzer. Sobald ein SU einmal einen Kanal belegt hat kann er nicht mehr aus selbigem verdrängt werden.Kommuniziert OSAB in lizenzierten Bändern so wird stets ein Backup Channel (BC)vorgehalten um auf das plötzliche Auftreten des PUs reagieren zu können.Das vorgeschlagene Konzept wurde in dieser Arbeit außerdem einer intensiven Analyse mittel Markov Ketten unterzogen. Die dabei erzielten Ergebnisse zeigen dass OSAB den Paketverlust und die erwartete Anzahl an Spektrum Hand Offs um 60% bzw. 17% reduzieren kann. Um den Nutzen und die Vorteile von OSAB praktisch unter Beweis zu stellen wurde in der vorliegenden Arbeit weiterhin das MAC Protokoll SWITCH (opportunisticSpectrum access WITh backup CHannel) entwickelt.SWITCH ist ein dezentrales asynchrones verbindungsbasiertes MAC Protokoll welches durch das Backup Channel Konzept in der Lage ist effektiv auf das plötzliche Eintreffen von PUs zu reagieren. Jeder SU ist dabei mit zwei Transceivern ausgestattet wobei einer davon stets für dieKommunikation auf dem gemeinsam genutzten Kontroll Kanal (Common Control Channel) verantwortlich ist. Der zweite Transceiver ist so ausgelegt dass dieser periodisch alle ungenutzten Kanäle absucht und dynamisch auf diese zugreifen kann.Um den Zustand eines Kanals (belegt nicht belegt) korrekt erkennen zu können wird in dieser Arbeit eine einfache aber effektive Form des kooperativen Sensings genutzt. Die Performanz des Protokolls wurde mit Hilfe von Simulationen evaluiert. Die Ergebnisse zeigen dass SWITCH im Vergleich zu anderen CR MAC Protokollen eine Verbesserung des Durchsatzes von bemerkenswerten 91 7% erzielen konnte. Zusammenfassend kann gesagt werden dass die vorgeschlagenen Beiträge einen Schritt hin zu einer effektiveren Nutzung der verfügbaren Funkressourcen und zur Erhöhung der Kapazität von drahtlosen Ad Hoc Netzwerken darstellen.