水声传感器网络对于海洋中军事情报的收集、资源勘探开发、灾害预警等许多军用民用领域具有十分重要的作用。水声传感器网络的最大特点是采用水声声波进行通信,与传统无线电通信相比,其具有较低的传输带宽、较大的传输时延、较高的传输误码率等特点。目前,水声传感器网络大多是由许多传感器节点构成,每个传感器节点都由单独的电池给节点供电,因此在降低能耗情况下提高水声传感器网络的吞吐量以及数据的平均端到端时延是现在需要解决的一个问题。要实现节点高效传输数据,关键之一是水声传感器网络的MAC(Multiple Access Control)协议的研究。本文针对水声传感器和水声通信的特点,基于大规模集中式水声传感器网络,研究了MAC协议。首先,由于大规模集中式水声传感器网络中节点分布较为紧密,多个节点间彼此干扰较为严重,为了能够更加合理分配信道资源,于是针对节点分布紧密且各节点公用信道的水声传感器网络,提出了负载自适应的CSMA(Carrier Sense Multiple Access)混合协议LA-CSMA(Load Adaptive-Carrier Sense Multiple Access)。该混合协议结合了竞争与固定分配协议的优点,当网络负载较小时使用时延较小的CSMA竞争协议,当网络负载较大时使用吞吐量更高的TDMA(Time Division Multiple Address)协议。LA-CSMA协议对传统的CSMA协议进行针对性改进,使整个协议以时隙为间隔,消息的发送和接收都在一个时隙内完成,同时进一步改进了竞争协议的退避算法,加入竞争优先级和最优淘汰率提高竞争效率。通过仿真软件对LA-CSMA协议进行仿真,发现其比CSMA和TDMA更加能适应网络负载量情况的变化,同时兼顾了两者的性能。其次,针对大规模集中式的水声传感器网络,提出了基于分簇的MACA(Multiple Access with Collision Avoidance)混合协议CH-MACA(Clustering Hybrid-Multiple Access with Collision Avoidance)。该混合协议将大规模集中式网络进行分簇,簇内和簇首通信采取不同数据传输协议,簇内通信采取LA-CSMA协议,簇首通信采取基于竞争的MACA协议,同时根据水声信号的传输特点,对簇首通信中使用的MACA协议进行针对性改进,加入了侦听机制有效防止隐藏终端,另外在数据传输中加入保护时间防止数据丢失后不能及时重发。通过仿真软件对CH-MACA进行仿真,发现其在业务量较大时,比TDMA和MACA都具有更好的网络吞吐量和平均端到端时延,能量损耗也相对较少。