1、水聲通信網絡越來越廣泛地應用于軍事、石油工業(yè)、科研數據采集、新能源開發(fā)等領域，由于水聲通信網絡在實際應用中具有重要地位，因此對水聲通信的研究正成為通信領域研究的熱點。與陸地無線通信系統(tǒng)使用無線電波有所不同，水聲通信網絡依靠水聲進行通信，這使得針對水聲通信網絡的物理層、數據連接層和電池能量設計存在諸多困難，具體如下:
　　水聲信道的長傳播延遲和有限的帶寬是MAC協議設計的主要限制因素，因此需要設計專門的適用于水聲通信網絡的MAC協議

2、。
　　水聲信道的特性會使得水下信道的性能下降，只有當我們對水聲信道的特性有了足夠的了解，我們才能夠設計出與實際海底環(huán)境相匹配的水聲通信系統(tǒng)，進而得到更好的通信性能。
　　水下節(jié)點攜帶的電池能量通常是非常有限的，而通過替換電池來補充水下節(jié)點的電池能量是非常困難的。因此，如何有效有效地提高水下節(jié)點的能量使用效率，是水聲通信網絡研究的重點。
　　針對上述問題，本論文研究了水聲通信網絡中的以下幾個方面的問題:
　　(1

3、)本文利用 OPNET仿真工具中的Propagation-Delay-Stage、Receiver-Power-Stage和Background-Noise-Stage函數分別仿真實現MacKenzie水聲傳輸速度公式、損耗傳輸模型（包括Thorp模型、Schulkin&Marsh模型、Francois&Garrison模型）、水聲噪聲（包括紊流、船運、風波和熱噪聲四個噪聲源），通過這些模型的仿真來模擬和分析水聲通信網絡的各種特性。根據

4、水聲信道的仿真結果，以MACAW協議為基礎建立最佳信道模型來仿真水聲通信網絡。
　　(2)在水聲信道環(huán)境下對P-Aloha協議，CSMA/CA協議和MACAW協議進行了仿真，并且比較了這三種協議的性能。
　　(3)基于MAC協議中的FAMA協議，提出了一種適用于水聲通信網絡的時隙FAMA-CTS協議，該協議為CTS包分配了單獨的時隙。同時，還提出了一種能量優(yōu)化方法來傳輸數據。該算法不僅能夠增加水聲通信網絡的吞吐量，減少數據包

5、的碰撞而且能夠降低能量消耗，并且該算法能夠有效的將載波偵聽與發(fā)射和接收數據前的協商結合在一起。實驗結果表明，與時隙MACA協議和FAMA-NTR協議相比，本文提出的算法更有效。
　　(4)由于水聲信道的傳播時延長、可用帶寬有限，使得設計適合于水聲通信網絡的MAC協議面臨諸多困難。然而，水聲信道的長傳播時延特性允許在水聲信道中同時發(fā)送多個數據包，利用該特性，基于MACA協議，本文提出了一種適用于水聲通信網絡的介質訪問控制協議MACA

6、-C協議。通過將發(fā)射數據包和控制包結合在一起，本文提出的協議能夠克服水聲信道長傳輸時延的問題。仿真結果表明，MACA-C協議能夠提高信道使用率，獲得較高且穩(wěn)定的吞吐量，降低端到端的延遲，并且能夠保持較低的碰撞率。
　　(5)如何高效地使用水聲傳感器節(jié)點的能量是水聲通信網設計的關鍵環(huán)節(jié)。在傳統(tǒng)DVS節(jié)能技術的基礎上，本文提出了一種DVS技術與DPM技術相結合的DVS-DPM節(jié)能技術，用以降低水聲傳感器節(jié)點的能耗。最后通過實驗對該方案