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水声通信网络被广泛地应用在海洋资源勘探、海洋环境监测、水下目标跟踪和定位、军事侦察、灾难预警等领域，因此，水声通信网具有重要的研究意义。然而，水声信道具有带宽有限、传播延时大、高误码率等特点，使得水声通信网络的研究面临着许多挑战。 本文针对水声通信网的竞争式MAC协议和路由协议开展深入研究。首先研究几种典型的竞争式MAC协议在水声通信网中的性能，并针对水声网络的特点在原始协议的基础上设计四种优化的竞争式MAC协议。接下来设计并实现小型海洋监测网的竞争式混合MAC协议、先应式中心路由协议和移动节点接入协议，并在半实物仿真平台和湖试海试中对三种协议进行测试。最后，设计基于短生命周期的区域性水下通信网的快速组网路由协议、时间同步和周期性定位方法。 本文的主要研究工作如下: 1.针对由于水声信道传播延时高而导致S-Aloha协议接收端数据包冲突严重的问题，在S-Aloha协议的基础上设计了一种延迟容忍及冲突避免的水声网络DTCAS-Aloha协议，有效地避免了数据包的冲突，提高了网络的吞吐量。 2.针对MACA-U协议RTS-CTS-DATA握手过程中信道资源严重浪费的问题，在MACA-U协议的基础上设计了一种利用高传播延时的节点预约式水声网络DN-MACA协议，实现了一个节点可以同时与多个节点握手通信，提高了原始协议的性能。 3.针对水声网络传播时延高、误码率高及隐藏暴露终端等问题，在节点位置未知且不要求各节点时间同步的前提下，对UW-CSMA/CA协议的静默算法、退避算法和状态转移规则进行了改进，设计了一种适合于水声网络的MACAPU协议，显著提高了网络的吞吐量。 4.针对由于水声信道传播延时高而导致MACAW协议握手效率低、静默时间过长的问题，在MACAW协议的基础上设计了一种适合于水声网络的双向数据流TWD-MACAW协议，并提出了自适应静默算法，提高了网络的吞吐量，降低了网络的端到端延时和协议开销。 5.研究并实现小型海洋监测网的MAC协议和路由协议，依据网络拓扑结构、数据类型、节点类型和应用要求设计竞争式混合MAC协议、先应式中心路由协议和移动节点接入协议，并基于DSP开发两套水声网络协议栈模型，在半实物仿真平台和湖试海试中进行测试。 6.依据短生命周期的区域性水下通信网络规模小、拓扑结构相对固定、工作时间短、需要同步和定位功能的特点，提出了基于分簇的快速组网路由协议、时间同步和周期性定位方法。