随着无线传感器网络的发展成熟以及各国海洋开发步伐的加快，水下传感器网络以其低成本、高可靠性逐渐受到世界各国学术界的关注，成为21世纪一个新的研究热点。水下传感器网络的应用涵盖多个领域，包括水下开发、灾难预警、水下环境监测、数据收集、辅助导航、海底军事等，具有十分广阔的应用前景。水下传感器网络部署在极为复杂的水下环境中，目前主要利用声波进行通信。水下声学信道的特性，如容量有限、延迟高且易变以及恶劣的水下环境，使水下传感器网络具备许多不同于陆上传感器网络的特性，包括低带宽、高衰减、高延迟和高误码率等，导致传统的网络协议和相关技术无法直接应用于水下，对适用于水下传感器网络的网络协议进行设计迫在眉睫。目前，水下传感器网络的协议研究与设计取得了一定的研究成果，但由于物理世界存在许多不确定性，在实际部署前对这些研究成果进行有效性验证是十分必要的，能尽早发现并解决其存在的问题。目前对水下传感器网络协议性能的评估主要采用模拟器和平台两种方式。相对于模拟器来说，平台较为全面的考虑了水声信道的多变性和复杂性，在实际的应用过程中完成协议性能的评估，能得到更令人满意的验证效果。而仿真模型作为平台设计的基础，对其研究和设计将对水下传感器网络的发展起到推动作用。本文对水下传感器网络路由协议和仿真模型进行了研究和设计。结合单副本和多副本路由协议的优点，对FBG和Spray路由协议进行改进，提出了一种限制消息副本个数的基于age消息的路由协议PAR。此外，本文还结合水下传感器网络的特点，设计了一种适用于水下传感器网络的仿真模型。本文的研究内容和成果主要有以下几个方面：1.对水下传感器网络的拓扑结构和协议栈进行了分析，总结了水下传感器网络协议设计面临的挑战；对水下传感器网络路由协议的研究现状进行了概述，并详细分析了几种典型的路由协议及其优缺点；总结了水下传感器网络仿真平台的研究现状，重点介绍了几种常用的水下传感器网络测试平台。2.在传统路由协议的基础上，结合水下传感器网络的特点，对FBG和Spray路由协议进行改进，提出了一种限制消息副本个数的基于age消息的路由协议PAR。该协议将节点的age值作为消息转发依据，并根据相邻两跳节点的age值差完成由单副本到多副本的转换。该协议有效结合了单副本和多副本协议的优点，在降低能量消耗的同时提高了网络传输性能。仿真实验表明，PAR协议的性能要优于FBG和Spray路由协议。3.对水下传感器网络仿真模型进行了研究与设计。首先结合水下传感器网络的特点构建了网络模型，包括节点移动模型、链路模型和网络传输模型，然后提出了网络通信性能指标的评价方法，最后进行了相关类的设计。