水声传感器网络UASNs(Underwater Acoustic Sensor Networks)在工业、国防、环境等领域广泛的运用,一直以来为国内外研究机构和研究学者所高度重视的物联网技术。UASNs主要由有限数量的水声传感器节点组成,这些传感器节点通常使用电量一定的电池供电。然而UASNs一般都处于水下甚至深水环境中,使得传感器节点电量的补充较为困难,并且重新部署或者更换这些传感器节点的成本过高,因此如何减少整个网络的能耗、延长网络的寿命一直都是UASNs研究的非常重要的一个课题。路由协议的优化对于UASNs能效的提升有着直接的影响,是UASNs研究的关键课题之一。分簇路由算法作为路由协议的一种,通过将网络节点划分为有限量个簇进行管理,具有良好的可扩展性,能够有效地提高网络能量效率,目前分簇路由算法已应用于无线传感器网络WSNs(Wireless Sensor Networks)能耗优化研究中。本文首先阐述了UASNs的选题缘由、研究意义和研究现状。其次,介绍了UASNs的一些相关知识,包括其特征、应用背景、拓扑结构、路由协议和UASNs设计的主要问题。再次,对UASNs的相关模型进行阐述,包括系统模型、能耗模型和中继模型。最后,针对现有的UASNs分簇路由算法中存在的一些问题进行了一部分优化改进,提出了一种分层的三维水声传感器网络分簇路由算法LCR(Layered Clustering Routing)。在本文算法中,将一种新的分层分簇路由算法方式运用到UASNs的网络模型中,分层时根据与基站节点的距离设计层间距,在一定的层间距之下能够使簇头的分布更为均匀;选举簇头时考虑节点的综合属性值,在每一层中进行簇头的选举,可以使每层中簇头分布更为相对的均匀;成簇时使用到簇头节点的竞争半径,使得越靠近基站节点的簇的规模越小,可以均衡簇头节点的能耗,同时考虑到节点到基站的距离和簇头节点到基站距离的大小,能够减少整个网络数据传输的能耗;在数据传输阶段,借鉴中继转发模型的思想,使用考虑到节点深度值和剩余能量的路由选择函数寻找最佳的下一跳节点,可以减少数据中继转发中的路径消耗。最后通过MATLAB仿真,通过将本文算法LCR和已有的具备代表性算法LEACH和算法DEBCR进行对比,验证本文算法的可行性以及存在的能够有效均衡能耗,延长网络寿命等优越性。