海洋对人类的作用是极其重要的,人类对海洋资源的开发越来越重视。对海洋进行探索和开发离不开海洋信息传输技术的支持,其中水声传感网络是目前观测海洋并收集海洋信息最重要的技术手段之一。但是,水声传感网络的设计和分析面临着巨大的挑战:水声信道是最恶劣的无线信道之一（多径效应严重、多普勒效应严重、传播时延长、可用带宽受限、误比特率高和噪声大）;节点部署的成本高;网络结构具有高动态性。由于无线电信道和水声信道有本质的差别,所以目前针对陆地无线网络的建模和性能分析方法不能直接应用到水声网络。本文围绕水声信道的特点,对水声网络的干扰进行建模,并对水声网络的性能定量评估和分析。本文的主要内容和贡献如下:1)基于三维水声传感网络的信道干扰进行建模及吞吐量分析:首先,基于水声信号在纵向和横向传输距离不一致的特性,提出水声信号椭球感应模型并分析发送节点和接收节点位置随机分布时成功连通的概率。其次,基于水声信号传播时延长的特性,发现通信节点存在并行传输机会并推导并行传输成功的条件表达式。最后,根据水声信道的这两种特性,本文提出新的水声协议干扰模型,基于此模型推导多对节点并行传输时,任意一对通信节点传输成功的概率,并通过仿真验证推导的结果。2)基于节点缓存受限的水声网络性能分析:当水声协议干扰模型应用在二维网络场景时,节点的干扰区域是完全规则的。为了得到无碰撞概率的闭式表达式,本章研究二维网络下节点的信号传输范围和位置不同时对应的干扰区域,分别推导得到不同的无碰撞概率和成功传输概率。本文还考虑了节点的缓存受限对网络性能的影响,通过分析节点缓存数据包的排队过程,推导网络吞吐量和数据包平均排队时延的闭式表达式。通过计算机数值模拟结果验证理论分析的正确性,并且仿真结果分析了各种网络参数对系统性能的影响。3)基于随机路径点（Random Way Point,RWP）模型的距离分布推导及水声移动网络性能分析:首先引入移动模型,推导了通信节点距离的累积分布函数和概率密度函数的解析表达式。为了便于水声移动网络的理论分析,采用合成的三维RWP模型对水下自主航行器（Autonomous Underwater Vehicle,AUV）的移动轨迹建模,AUV负责收集水下数据并完成与水面浮标节点的数据传输。在该三维水声网络中,本文推导不同位置的AUV到水面浮标节点距离的概率分布,采用物理模型对干扰建模,研究三种服务AUV选择策略下的干扰统计特征。经过严格的数学推导,分别得到水面浮标节点的系统吞吐量和任意AUV的平均排队时延的理论表达式,通过计算机仿真结果验证理论分析,并研究各种参数对网络性能的影响。