海洋是人类生存和发展的基础。各国为了开发和利用海洋资源,不断地强化海洋发展战略,并使用各种科技手段进行海洋资源的勘探。海洋开发的前提条件就是要提高对海洋信息的获取、处理及传输能力,水下无线传感器网络就是一个探索水下环境并获取有关信息的方法。　　论文首先综述水下无线传感器网络的应用背景和研究现状。讨论水下无线传感器网络系统结构,并参考 Ad hoc网络拓扑结构,构建水下无线传感器网络拓扑结构。概述网络系统模型以及模型中各网元的功能。　　由于复杂的水下环境,水下无线传感器网络以声波作为载波进行无线通信。因此,声通信会受到路径损耗、噪声、多径、多普勒扩散以及较慢且多变的水下声速等因素影响,其信道具有传播时延长、通信带宽有限和误比特率高等特点。论文分析了这些因素对水下传感器网络的影响,参考经典的声纳方程计算误比特率,并通过在不同工作频率和发射功率等系统参数下进行仿真,得到系统的误比特率与传输距离之间的关系。　　针对水声信道的特点,讨论水下无线传感器网络的关键技术之一——MAC层的通信协议设计。由于水下无线传感器网络所要面对的特有水下环境,因此,必须根据不同的应用,改进各类多址接入技术,并针对这些技术的优点和缺点来设计水下无线传感器网络MAC层协议。重点分析所设计的水下无线传感器网络MAC层协议——AMPMAC协议。详述协议中源节点、目的节点以及邻节点的调度过程。讨论协议所涉及的几个问题:移动性机制、功率控制机制、随机接入机制及碰撞退避机制,并使用网络仿真软件对协议进行仿真,从有效吞吐量、能量消耗及点到点的时延等方面分析协议性能。　　最后,参考陆地无线传感器节点结构,设计水下无线传感器节点。在水下环境中,对节点进行试验并验证设计方案。