水声传感器网络是一门新兴的网络技术。它是由许多传感器和无人航行器组成的,它们被部署在特定的区域执行合作监视任务。水声传感器网络在海洋数据收集、污染监测、灾难预报、辅助导航以及水下军事防御等方面有着广泛的应用。本论文所述的水声传感器网络的主要用途是为由水下传感器节点所形成的网络提供组网通信功能。论文主要研究工作和结果如下。(1).讨论具有自主分布式(Ad Hoc)拓扑结构的水声传感器网络的特点,并给出这种拓扑结构的通信体系结构,实现了多个水下远程设备提取实时数据,并把控制信息传递给各个设备。(2).针对水声信道的时变空变特性、网络节点的能量受限和带宽资源有限等特征,提出水声传感器网络跨层设计思想。利用QualNet工具的结构设计了一个跨层实例,即跨过UDP协议实现应用层与网络层之间的通信,提高了不相邻层间信息交互的灵活性和协议执行的效率,从而达到改善网络传输性能的目的。(3).研究了水声传感器网络的路由算法,针对AODV的缺点,提出了一种水下多路径选择按需距离向量算法(UMAODV),该算法采用多节点路由切换机制,在一条链路失效后直接选用备用节点构成新链路来传输数据包,缩短了维护时间,减少了数据包的丢失,提高了目前比较成熟的按需距离矢量(AODV)路由算法的性能。(4).分析和研究了水声传感器网络的安全弱点和安全威胁因素。针对路由表安全问题,提出了安全表格入口保护(STEP)机制以防止路由表的篡改。高效STEP(ESTEP)只用一个数字签名加以认证,判断信息的准确性,节省了网络资源,保证了网络安全。(5).基于QualNet软件,建立水声传感器网络通信体系结构,仿真了水声传感器网的网络结构、跨层设计、路由协议算法。研究结果为水声传感器网络的研究和应用提供了依据。