随着水下探测、海洋生物研究等任务的开展,水声传感器网络开始得到大规模的研究和应用。复杂的水下信道环境对水下组网的数据传输提出了挑战,为了提高水下传感器网络的性能,满足实际应用需求,最为关键的技术之一就是水下路由协议的设计。目前水声传感器网络存在以下两种典型场景,其中单sink稀疏型水下网络是最常见的一类应用场景。其节点数目较少、连通性差、拓扑呈现动态变化,路由协议的设计需着重考虑到节点的移动性,减少空洞区域。随着网络传输数据量的大规模提升,单个sink节点已无法满足应用需求,往往会部署多个sink节点构成稠密型水下网络。其节点数量较为密集、数据量较大,路由协议应降低网络负载、平衡各节点的能量消耗,实现负载均衡。论文针对这两种不同的水声传感器网络场景,开展与其相应的路由协议研究。针对连通性差、网络动态变化的单sink稀疏型水下网络,论文在逐跳矢量转发协议（Hop-by-Hop Vector Based Forwarding,HH-VBF）基础上进行改进,提出了一种带自适应反馈的多权值机会路由协议（Multi-Weight Opportunistic Routing Protocol with Adaptive Feedback,MWORP-AF）,引入用于衡量节点当前连通性的节点连通度因子,使用基于能量、位置和连通性的多权值转发策略,提高了稀疏场景下网络的包到达率;通过隐性监听网络数据包,设计了自适应反馈机制,可以有效避免空洞现象,提高了网络的吞吐量。针对节点密集的多sink稠密型水下网络,作为网关接收的sink节点,合适的sink节点部署位置会提高路由协议的连通性能。论文提出了一种基于海洋声场环境的sink拓扑控制方法,通过采集海洋数据,计算水下节点在海面叠加的信号传播损失,选取传播损失小的位置作为sink节点的部署位置,提高了数据转发的可靠性。为了实现网络节点的负载均衡,本文在用于负载平衡的多生成树算法（Spanning Multi-Tree Algorithm for Load Balancing,SMT-LB）基础上进行优化,提出了基于网格转发的生成树路由协议（Grid-based Spanning Tree Routing Protocol,GSTRP）,按照节点的路由跳数对网络进行分层,根据生成树算法得到路由树,减小了节点的路由转发跳数,降低了网络的端到端时延,并且使用基于地理网格的数据转发机制得到节点的路由拓扑路径,无需频繁地对路由树进行更新和维护,减少了网络开销。论文对提出的协议进行了理论分析和设计,使用Aqua-sim-NG网络仿真平台进行了对比仿真,结果表明了协议的优良性能。在节点声通机上对协议进行了开发实现,并在中国南海开展了海上实验,验证了本文提出的路由协议和拓扑控制方法的可行性和有效性。