水声传感网络(Underwater Acoustic Sensor Network,UWASN)在海洋环境监测、资源开发等领域具有巨大的应用前景,因而引起各界的广泛关注。由于水声信道的传播速率低,误比特率高,可用带宽有限等特点,UWASN具有信道传播时延长、数据包出错率高、网络时延时空不确定性等特征。结合UWASN的特征,设计有效的水声传感网络组网协议,具有重要的意义。论文主要研究UWASN的媒体接入控制(Medium Access Control,MAC)技术。结合UWASN的大传播时延特征,论文分析了基于握手的MAC协议存在的“效率问题”与“传输问题”,提出利用空闲资源的MAC(Waiting Resource Usage MAC,WRUMAC)协议。在WRUMAC协议中,节点收到控制包后等待一段时间再响应该控制包,保证其所有潜在的冲突节点都收到控制包,从而解决长时延UWASN中数据包异步到达带来的“传输问题”。邻居节点利用握手成功节点对的空闲等待时间进行额外数据传输,从而解决长时延UWASN中空闲资源浪费带来的“效率问题”。理论分析与仿真结果表明,WRUMAC协议能有效提高网络吞吐量,降低数据包的端到端时延与网络能量开销。综合考虑UWASN传播时延大、数据包传输出错率高与多用户传输相互干扰等问题,论文介绍了点到点水声通信中高效数据传输方案与差错控制机制,并提出了结合连续传输与差错控制的按需TDMA协议,采用按需TDMA方式协调多用户的信道资源利用,数据包的传输过程采用连续ARQ方案提高信道传输效率,采用混合ARQ(Hybrid ARQ,HARQ)技术解决数据包传输差错问题,并根据节点的业务量、差错控制机制与节点的收发状态为节点分配时隙。仿真结果表明,所提出的按需TDMA协议有更高的吞吐量,更低的数据传播时延,且能较好适应不同网络环境。