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水声传感器网络是在一定的水下区域内,多种传感器节点获取信息,并通过水声通信和组网来实现信息的传输。在网络中,多个传感器节点共享同一个水声信道,即不止一个节点需要占用信道发送数据包,就会出现多个节点同时使用信道的情况,不同节点由于互相竞争而引起数据包的碰撞,导致信道资源的浪费乃至网络瘫痪,因此如何分配水声信道的使用权就成为一个关键问题,而位于数据链路层底层的MAC子层的主要任务就是负责分配水声信道资源和决定节点接入水声信道的方式,所以MAC协议的研究是当前水声传感器网络研究的热点和难点之一。本文对水声传感器网MAC协议进行了深入的研究和分析,针对现有MAC协议的局限性,分别面向小规模传感器网络中单跳拓扑和多跳拓扑两种典型拓扑场景,提出了可以高效利用信道资源和节省能耗的时分多址MAC协议,主要工作包括:提出了一种面向单跳水声传感器网络的时分多址MAC协议,根据节点实际需要发送数据量来动态调整发送时隙长度,同时设计了一种全网最优的时隙顺序来减少节点的空闲等待时间,并采用将数据包的发送和确认相融合的机制来更加充分地利用信道。理论分析和仿真结果表明新提出的MAC协议拥有更高的吞吐率和更好的能量使用效率。针对多跳水声传感器网络提出了一种时分多址MAC协议,以节点为调度单位进行时隙分配,不仅可以应对隐藏终端和暴露终端问题,而且支持节点向周边节点广播。暴露终端也通过侦听和解析邻居节点广播的控制包,获取包确认信息和发送节点占用信道的情况,进而选择合适的时机并行发送,从而实现更加高效地利用信道。仿真结果表明提出的MAC协议相对于经典的水声MAC协议,拥有更高的吞吐率和更好的能量使用效率。