作为陆地无线传感器网络的延伸,三维水下传感器网络因其在海洋领域的广泛应用引起了学术界的高度关注。考虑到三维水下环境的复杂性以及三维水下传感器节点间的通信方式与陆地无线传感器节点间通信方式的差异性,三维水下传感器网络与陆地无线传感器网络存在着很大差异。三维水下传感器网络具有先天的通信信道窄、数据传输慢、误码率高、数据传输延迟大等问题,并且恶劣的水下环境、传感器节点部署难度之大、待监测目标的动态性之强以及水下传感器网络的自组织性和可靠性弱等特点为三维水下传感器网络的研究带来的新的挑战。本文主要研究水下传感器节点的两种不同的部署策略以及对应部署策略下的数据路由算法以达到整个传感器网络负载均衡,延长网络寿命的目的。首先,本文提出了三维水下网络节点球体分层部署策略,并对球体均匀分层部署和非均匀分层部署进行网络负载均衡研究,提出了适用于球体非均匀分层部署策略的路由算法以达到整个网络的最佳负载均衡。其次,提出了在三维水下传感网络节点分层部署前提下中继节点轮换部署策略,并研究出在中继节点轮换和非轮换条件下达到网络负载均衡时各节点所需要满足的条件。理论上证明了中继节点轮换条件下更容易满足整个网络的负载均衡,并通过仿真实验在不同模拟的网络中验证了这一结论。接着,在球体非均匀分层网络节点部署条件下提出了针对这一部署方式的路由算法——最小能量消耗算法(MEC),该路由算法总能从周围邻居节点中选择出能使能量消耗最少的节点作为中继节点用于数据的转发。在传感器节点分层均匀部署且中继节点轮换部署的策略下提出的了唯一中继节点路由算法(URR)。该算法简单、高效且工作稳定;使用该路由算法能在不同规模的水下传感网络中实现能量效率的最大化,从而实现整个网络的负载均衡。最后,通过对不同部署策略以及不同路由策略在不同场合下进行大量仿真实验并对实验结果进行比对分析,结果表明:传感器网络节点分层中继节点轮换策略在部署上十分方便,且路由策略简单,工作效率高,能实现整个网络节点能量负载均衡,延长网络寿命。