水声通信网络的研究有着广阔的应用前景和现实意义。水下环境和水声信道的特殊性决定了陆地上现有的无线网络协议难以直接应用于水声通信网络,需要设计出适合水声通信网络的协议栈。目前水声通信网络的研究处于不成熟的阶段,还需要大量的验证研究。MAC协议是水声通信网络的重要组成部分之一,决定了信道的接入,影响着整体网络的质量,也是水声通信网络的研究重点之一。设计出对网络环境具有较强自适应能力并表现出高性能的MAC协议是现阶段的目标。目前国内外研究学者提出了很多MAC协议,但是大部分都停留在理论推导和仿真验证阶段,缺乏在真实水声信道的实测验证。所以加强对水声通信网络协议的实际环境测试也是我们需要关注的问题。本文通过调研水声通信网络的发展现状,指出了其研究重点和面临的挑战,明确了课题背景和研究意义。本文主要对水声通信网络中的MAC协议进行研究,对国内外已经提出的MAC协议进行了分类比较分析。重点关注基于握手机制的MAC协议,归纳基于握手机制的现有改进思路,提出一种基于握手机制动态退避的DB-MAC协议。新协议从两个方面提高水声信道的利用率:一方面通过动态更新RTT以及当前传输的发包个数来优化竞争节点的退避时间;另一方面,将未处理的握手请求存入“待处理RTS队列”,在一轮数据收发完成后,直接向相应节点回应CTS包,减少竞争节点再次发送握手数据包的开销。论文基于NS3 UAN网络仿真平台对该协议进行仿真,与其他三种经典水声网络MAC协议进行仿真性能对比分析。在不同负载量的情况下,分析比较了几种MAC协议在吞吐量、时延、能耗和发送成功率上的差异。除了仿真论证之外,本文还基于本实验室开发的水声通信网络实验平台,在实际的水声信道中对本文提出的改进协议和其他几种经典协议进行了测试,分析比较了几种MAC协议在吞吐量、时延和发送成功率上的差异。进一步验证了理论分析和仿真结果。DB-MAC协议在仿真实验和真实水声信道实验中都取得了更好的网络性能。