水声传感器网络通过部署水面网关节点和水下传感器节点，组成一个覆盖水面到海底的三维无线传感器网络，可以有效获取海洋信息。水声传感器网络在灾害预警、环境保护、入侵检测等民用和军用领域有着十分重要的研究价值。网络拓扑是无线网络设计的关键问题之一，在无线网络的容量、能耗和可靠性等方面具有决定性的作用。良好的无线网络拓扑结构可以提高MAC协议与路由协议工作效率，同时能够给网络的目标定位、时间同步和数据融合等提供基础技术支撑。因此，研究无线网络拓扑控制与优化对水声无线传感器网络而言具有十分重要的意义。　　本文针对水声传感器网络中的水下传感器节点分簇组网优化以及多水面网关部署优化问题展开研究，主要研究内容如下：　　1．提出了一种新的离散型全局优化分簇算法。首先，设计了一种适合于浅海监测网络的水声网络工作模型。其次，在分簇优化算法中，根据节点近期当选过簇首的次数动态调整节点的选举概率，使粒子初始化编码较为合理公平；通过对粒子整个编码区域进行循环搜索来捕获一个优良的随机交叉片段，保证了交叉后的粒子含有一定数量的历史较优簇首信息；通过节点编码位的变异提高了算法的探索性，并确保解空间的存在性；同时在粒子评价函数中综合考虑了簇首能量、负载均衡和分簇范围三个优化子目标，保证了最终优化结果的合理性。仿真结果表明，提出的算法更好地均衡了簇首负载，同时有效地减少了网络能耗，延长了网络的生命期。　　2．设计了一种基于改进的布谷鸟优化算法的多水面网关动态部署优化算法，实现了公平高效的水面网关布局动态优化。改进的布谷鸟优化算法实现了二维解空间中的最优值搜索，同时提高了算法的探索性。提出的优化目标综合考虑了水面网关负载的水下传感器节点数量、水面网关覆盖区域内水下传感器节点密度以及水面网关到水下传感器节点之间的传输距离，保证了最终优化结果的科学性。仿真结果表明，新提出的多个水面网关部署优化算法可以有效提高网络容量、降低网络延迟并节省水下传感器节点电池能量。同时研究了不同水面网关节点数量、不同数据帧长度以及不同信号传输速率对水下传感器节点能耗和网络时延的影响，为水下传感器网络的总体优化和系统设计提供科学的决策支持。