随着物联网的快速发展,作为物联网应用的一部分,水下传感网络在海洋勘探和水环境监测应用等领域具有极高的研究价值。由于水下环境复杂,传感器节点有限,水下充电极其困难。因此,降低水下传感网络能耗、提高网络传输效率成为关键问题。路由协议决定数据包要遵循的路径,良好的路由协议不仅能够降低网络能耗,提高网络效率,还可以增强数据传输的可靠性。因此,设计高效的水下传感网络路由协议变得极其重要。本文围绕水下传感网络路由协议中的能耗均衡以及“热点”等问题,在系统研究水下传感网络路由协议技术的基础上,从两个角度设计相应的水下传感网络路由协议,具体研究内容如下:(1)针对DBR协议能耗不平衡、数据传输延迟高和吞吐量低等问题,提出一种多目标优化机会路由MOO-BA(Multi-objective Optimization Opportunistic routing based on Bat Algorithm)。MOO-BA路由综合考虑深度和剩余能量,设计下一跳节点选择函数--动态寿命估计(Dynamic Life Estimate),有效地减少了局部区域深度较浅的节点因过度转发数据包而造成的能量提前耗完的问题。然后,使用改进的蝙蝠算法BA(Bat Algorithm),进一步优化初始路径,通过引入优化因子,提高算法收敛精度,达到算法全局搜索能力和局部搜索能力的平衡。最后,通过综合传递比和延迟两个因素构建适应度函数,目标是建立具有最小延迟和最大输送比的优化路径,降低延迟并提高吞吐量。(2)针对DB-EBH和EECPPA中的“热点”问题,在原有平等分层分簇的基础上,提出一种不平等分层分簇的水下传感网络节能路由ECRBUL(Energy-saving Clustering Routing Based on Unequal Layering)。ECRBUL首先利用不平等分层模型进行分层,然后通过综合考虑节点深度和节点密度的簇头竞争半径函数进行分簇,大大缓解了上层节点过度消耗能量而造成“热点”问题。同时,给出了一种新的基于能量平衡、节点深度和节点密度的簇头选择机制,使簇头分布更加合理均匀,进一步优化网络结构。最后,在传输阶段ECRBUL提出了一种新的改进方法,将转发比纳入下一跳转发节点考虑因素范围内,提高传输可靠性。本文主要采用MATLAB对上述两种改进路由协议进行模拟仿真,通过模拟仿真实验来证明两种路由协议的可行性。通过仿真实验得出,第一种改进协议能够有效均衡能耗,降低端到端延迟,提高吞吐量;第二种改进协议可以有效解决网络“热点”问题,增加网络生命周期,提高数据包交付率,增强数据传输可靠性。