水声通信网络越来越广泛地应用于军事、石油工业、科研数据采集、新能源开发等领域，由于水声通信网络在实际应用中具有重要地位，因此对水声通信的研究正成为通信领域研究的热点。与陆地无线通信系统使用无线电波有所不同，水声通信网络依靠水声进行通信，这使得针对水声通信网络的物理层、数据连接层和电池能量设计存在诸多困难，具体如下:　　水声信道的长传播延迟和有限的带宽是MAC协议设计的主要限制因素，因此需要设计专门的适用于水声通信网络的MAC协议。　　水声信道的特性会使得水下信道的性能下降，只有当我们对水声信道的特性有了足够的了解，我们才能够设计出与实际海底环境相匹配的水声通信系统，进而得到更好的通信性能。　　水下节点携带的电池能量通常是非常有限的，而通过替换电池来补充水下节点的电池能量是非常困难的。因此，如何有效有效地提高水下节点的能量使用效率，是水声通信网络研究的重点。　　针对上述问题，本论文研究了水声通信网络中的以下几个方面的问题:　　(1)本文利用 OPNET仿真工具中的Propagation-Delay-Stage、Receiver-Power-Stage和Background-Noise-Stage函数分别仿真实现MacKenzie水声传输速度公式、损耗传输模型（包括Thorp模型、Schulkin&Marsh模型、Francois&Garrison模型）、水声噪声（包括紊流、船运、风波和热噪声四个噪声源），通过这些模型的仿真来模拟和分析水声通信网络的各种特性。根据水声信道的仿真结果，以MACAW协议为基础建立最佳信道模型来仿真水声通信网络。　　(2)在水声信道环境下对P-Aloha协议，CSMA/CA协议和MACAW协议进行了仿真，并且比较了这三种协议的性能。　　(3)基于MAC协议中的FAMA协议，提出了一种适用于水声通信网络的时隙FAMA-CTS协议，该协议为CTS包分配了单独的时隙。同时，还提出了一种能量优化方法来传输数据。该算法不仅能够增加水声通信网络的吞吐量，减少数据包的碰撞而且能够降低能量消耗，并且该算法能够有效的将载波侦听与发射和接收数据前的协商结合在一起。实验结果表明，与时隙MACA协议和FAMA-NTR协议相比，本文提出的算法更有效。　　(4)由于水声信道的传播时延长、可用带宽有限，使得设计适合于水声通信网络的MAC协议面临诸多困难。然而，水声信道的长传播时延特性允许在水声信道中同时发送多个数据包，利用该特性，基于MACA协议，本文提出了一种适用于水声通信网络的介质访问控制协议MACA-C协议。通过将发射数据包和控制包结合在一起，本文提出的协议能够克服水声信道长传输时延的问题。仿真结果表明，MACA-C协议能够提高信道使用率，获得较高且稳定的吞吐量，降低端到端的延迟，并且能够保持较低的碰撞率。　　(5)如何高效地使用水声传感器节点的能量是水声通信网设计的关键环节。在传统DVS节能技术的基础上，本文提出了一种DVS技术与DPM技术相结合的DVS-DPM节能技术，用以降低水声传感器节点的能耗。最后通过实验对该方案的节能效果进行了仿真和分析。