水声传感网络（Underwater Acoustic Sensor Networks,UWASNs）是探索、观测及利用海洋的重要基础设施,媒体接入控制（Medium Access Control,MAC）协议是其中的关键技术之一。MAC协议负责分配信道资源,保证网络节点尽可能合理地共享信道。论文以数据收集为应用场景,研究水声传感网络的MAC协议。针对现有协议存在多应用适应或分区域服务质量（Quality of Service,QoS）要求支持不足与协议自适应调整方法单一的问题,论文提出了一种基于估计与侦听机制的自适应混合MAC协议,通过节点运行不同类型协议满足分区域QoS要求,并利用协议自适应方法提升性能。论文针对不同类型协议的特点,在调度协议中利用时延估计与协议调整机制,自适应地根据信道与负载的变化改变协议参数与交互过程,提高信道利用率与能效;在预约协议中利用被动侦听与拆分传输机制,减少与其它协议的冲突,并充分利用信道空闲时间,降低端到端时延;还设计了一种公平性策略保证不同节点的公平性。仿真结果表明,所提出的MAC协议能够较好地支持多应用适应或分区域QoS要求,具有更好的传输性能。为了进一步提升能效与解决部分协议参数设置问题,论文设计了一种MAC协议跨层设计与通信决策的方法。在所设计MAC协议中,通过跨层设计,协议获取信道状况等信息用于控制物理层发送功率,并采用规则与案例结合的通信决策方法,追踪外部环境变化,减少决策误差,提升能效。仿真结果表明,论文设计的决策系统能够以较低的复杂度实现较高的决策准确度,通信消耗也较低。通过实验室试验与海上试验,进一步验证论文提出的MAC协议与决策系统的性能。在实验室试验中,通过在资源受限的嵌入式系统上实现MAC协议与决策系统,比较验证了论文设计与实现的可部署性、有效性。在海上试验中,通过在实际环境中部署论文所设计MAC协议的调度协议,验证了所设计的调度协议部分有较好的传输性能,验证了设计机制的有效性,符合设计预期。论文研究水声传感网络的MAC协议,取得的技术研究与工程实现成果,对面向数据收集的水声传感网络任务具有重要的应用价值。