随着现代信息技术的不断进步,无线传感器网络的研究也随之飞速发展。但由于水声通信不可忽略的物理约束,在现有无线传感器网络中使用的MAC协议大都会变得不再适用,基于多址访问的MAC协议,例如FDMA、TDMA和CDMA都不太适用于水下无线传感器网络这一特殊的通信环境。水下无线传感器网络信道的高延时等特点,又使得在MAC协议设计中必须尽量减少或避免水声信道的访问冲突,因此采用信道预约方式的随机接入型MAC协议成为了水下无线传感器网络的首要选择。论文的主要工作是通过仿真研究的方法,对适合于水下无线传感器网络的两类MAC协议进行仿真分析,揭示影响其性能的关键因素,为后续改进相关协议奠定基础。由于MACAW协议通过RTS-CTS预约信道,可以有效地避免信道冲突,该协议在网络业务量较大的情况下仍然适用,所以论文首先研究这一经典的信道预约MAC协议,并在OPNET仿真平台上验证其在水下无线传感器网络环境下的性能,在分析和讨论影响其性能的相关因素的基础上,提出对其改进的一些初步的思路和方法,并通过仿真验证了相关改进思路和方法的有效性。此外,论文分析了另外一种应用于水下无线传感器网络基于信道预约的T-Lohi协议。由于T-Lohi协议简化了信道预约交互所需次数,可以有效地降低了网络平均延时。同样在基于OPNET仿真平台下对T-Lohi协议进行仿真建模的基础上,通过仿真研究的方法验证了T-Lohi协议在水下无线传感器网络环境下的性能,在分析和讨论影响其性能的相关因素的基础上,论文提出了改进方案,并结合仿真结果加以分析讨论。论文的相关仿真分析表明,在水下无线传感器网络环境中,MACAW协议和T-Lohi协议在数据包发送成功率、节点平均吞吐率、网络平均延迟方面都能取得较好的性能。对比两类协议,T-Lohi协议采用侦听预约帧的方式来代替RTS-CTS握手预约信道,可以在有效减少访问冲突的同时,大幅度减少网络接入延迟,所以T-Lohi协议在数据包发送成功率、网络吞吐量、网络延迟这三方面的性能上表现更为优异。在考虑对MACAW协议改进时,对于MACAW协议,论文考虑引入额外的信道侦听机制,当节点侦听到RTS帧的目的地址不是自己时,将会进入睡眠状态,此时就算有上层数据需要发送也会缓存到下一时刻才发送。仿真验证表明,改进后的MACAW协议无论在数据包发送成功率还是网络吞吐量性能都有提高。在考虑T-Lohi协议的改进时,论文提出将预约信道时间段从节点间最大距离所需传输时间的2倍,缩短为1倍,通过仿真验证,在数据包发送成功率没有明显变化的情况下,可有效减小网络延时。论文通过对水下无线传感器网络的MACAW协议和T-Lohi协议的仿真研究工作,为进一步优化适合于水下无线传感器网络的MAC协议进行了初步的探索和尝试,也为后续的深入研究奠定了基础。