海洋是地球上最主要的部分,它占据了全球表面积的70%。随着人类社会的进步、陆地无线通信技术的发展和6G时代的来临,人们在海洋中的活动越来越频繁,水下通信需求也变得越来越迫切。人们试图将许多成熟且高效的陆地网络协议和相关算法迁移至水声通信中。但由于水声通信具有传输时延、频带窄、带宽低、电量有限和多径效应等鲜明的特点,许多成熟且高效的陆地网络协议和相关算法不能很好地适应水下网络环境,并且在海洋中开展实地实验开销极大,仿真周期较长,所以,开展专门针对于水下的通信网络协议和水声通信仿真平台的研究变得极其重要。基于以上背景环境,本文开展水声通信网络结构和水声信道特点研究,提出了基于能量跨层优化的MAC协商策略（DMMAC）,设计并实现了水声通信仿真平台,模拟了真实的海洋环境,展示了水下信息传输过程,克服了实物仿真周期较长、开销较大、条件受限的特点。本文主要研究内容包括以下三个部分:1、本文对水声通信网络结构和水声信道特点进行研究,分析水声通信网络整体协议栈结构,重点针对MAC层的协议进行介绍。通过对Slotted FAMA设计思路以及主要工作流程的研究,明确本文协议设计的主要目的是降低水下传输数据碰撞率和提高通信网络寿命。本文还对近年来的水声通信仿真平台进行研究,并对其优势和不足进行了分析和归纳,同时,研究了NS-3和Aqua-SIM-NG网络仿真模拟器的网络框架和模块运行机制,为本文水声通信仿真平台的设计和实现提供理论基础。2、本文提出一种基于能量跨层优化的MAC协商策略（DMMAC）。该协议通过节点间的距离,计算最佳传输包大小,从而降低传输碰撞概率;同时在选择传输路径时,考虑了节点的剩余能量,通过优化传输路径,提高节点的利用率,以达到提高通信网络寿命的目的。模型和算法通过C++实现,通过与RTS/CTS和Slotted FAMA协议进行仿真对比,验证了DMMAC协议的优越性。3、本文设计并实现了一款基于NS-3和Aqua-SIM-NG模拟器的水声通信仿真平台。在保留NS-3和Aqua-SIM-NG的基础功能上对仿真环境进行合理配置,设计了仿真平台的整体框架和软件架构。通过测试用例进行仿真实验,结果显示该水声通信仿真平台支持2种以上典型信道传输模型和三维拓扑,支持链路层和网络层协议性能统计和评估,降低了实验成本,提高了实验准确性、灵活性和实验效率。