作为海洋开发的重要技术支撑,水声通信与网络可广泛地应用于一些军事和商业应用,比如,灾难预防,战术监控,近海勘探,污染监控以及海洋数据收集,已引起全世界范围的研究者们很大的关注。因为水声信道的共享性,媒体接入协议是水声网络设计的关键技术之一。水声信道是最复杂的信道之一,水声网络媒体接入协议的设计面临相当大的挑战。水声链路具有速率低、延时长、中断概率大等特点;水下节点一般采用电池供电,水声网络是能量资源严重受限的系统;水下节点部署成本高,维护困难,稀疏布放。水声链路与节点的这些特点使得很多针对无线电网络的技术不能直接用于水声网络。其中,水声链路长时延对水声媒体接入协议的影响尤其明显。声波在水中的传播速度为1500m/s左右,导致相对于陆地网络来说,水声网络中声波较低的传播速率导致了长时延,而水声环境的时变性使得这种时延会波动且对MAC协议的影响难以忽略。但迄今为止,在公开发表的文献中,媒体接入协议的性能分析都是基于两个节点间的传播时延是固定的假设。本文将针对水声信道的长可变时延,通过理论建模和仿真分析时延对水声网络的握手类媒体接入协议性能的影响,着眼点在于克服变化的传播时延对网络性能的影响。文章也讨论了变化的时延对整个水声网络架构设计的影响。本文首先利用马尔科夫模型分析了时延波动对握手类媒体接入协议性能的影响。本文以Slotted-FAMA协议为例子,建立了该协议的马尔科夫模型,并且推导出吞吐量对于时延波动的闭环表达式。仿真结果显示时延波动对水声网络的媒体接入协议的性能有很大影响。为了克服时延波动对MAC协议接入性能的影响,本文提出了一种自适应的时隙设置。时隙是媒体接入协议的重要参数之一,消除了协议的异步性特点。任何一个包都需要在时隙开始时刻传输。时隙的长度的设置要避免数据包的碰撞,传统的时隙被固定的设置为节点间最大的传播时隙和CTS控制包的传输时间之和。分析与仿真结果表明,自适应时隙设置相比于固定的时隙设置可以提高吞吐量。如何在长可变时延和高误码率的条件下保证可靠的数据传输是一个难题,保证可靠数据传输的其中一种方式是自动重发请求机制,但在长可变时延的条件下,自动重发请求机制效率难以保证,需要精巧设计。往返时间RTT对于计算重传超时时间(RTO)和等待时间起关键作用。本文通过分析在变化的时延的背景下重传超时时间和吞吐量之间的关系,得出在时延变化的条件下,固定的RTO设置并不高效的结论。为此,本文提出一种用贝叶斯动态方程的方法实时预测RTT,并根据实时预测到的RTT的值动态地设计RTO的方法。仿真结果表明RTT预测值可以快速的适应实时RTT的变化,能比较准确的预测RTT。和传统的Karn预测算法比较,基于贝叶斯动态方程的自适应的RTO设置可以提高系统吞吐量。