水声通信作为水下无线信息传输的强有力技术,在海洋国防实力建设、水下环境感知和定位巡航等领域有着重要应用。由于水下复杂环境和水声信道的限制,水声通信的难度不亚于深空通信,所以对于水声通信技术的探索和利用是一个热门的研究领域。通常,一个水声网络协议的提出到真正实际应用需要经过三个阶段:基于软件仿真的早期研究、基于硬件节点的初步水下实验和系统的海上现场实测。而当前大量针对水声网络协议的研究基本还停留在基于软件仿真的早期研究阶段。一方面,由于水声信道和动力学模型的复杂性,需要将解决方案部署到水下硬件节点进行现场测试,才能对网络性能做更准确的评估,为将来实际应用打下坚实的基础。另一方面,现场测试花费高昂,搭建耗时,在修改仿真的解决方案之后又要花费大量时间进行代码移植重写,而且由于实现方法不同,仿真结果和实际测试结果很可能存在显著的差异。本文将NS-3网络仿真器和水声硬件系统结合,提出了一套水声网络研究的硬件验证系统。系统基于NS-3的UAN框架设计了一个物理层虚实结合的多线程接口模块,实现UAN协议栈和真实物理层即水声通信机的数据流对接,在此接口模块设计的基础上搭建了水声网络硬件验证系统,以“真实水下环境+硬件节点+虚拟协议栈”的模式运作。由于目前的UAN框架没有适用于自己的网络层、路由层,框架还不成熟,所以本文首先对UAN框架进行了全面扩展,实现了对不同路由协议的支持,并提出了一个最快路径节能路由算法:FPES-Flooding。通过仿真验证了提出的FPES-Flooding路由和传统的Flooding路由相比具有更高的数据包投递率和更低的能量消耗。最后,在相同网络拓扑场景下,通过对提出的验证系统的纯仿真模式和真实水下实验模式的实验结果进行对比,验证了提出的系统的可行性。该系统首先可以在纯仿真模式下,基于NS-3软件对提出的水声网络协议进行早期研究,接着,不需要重写代码,只需要切换到真实硬件模式下,利用本文设计的NS-3网络仿真器和真实硬件的虚实结合多线程接口,结合水声硬件设备就能直接进行基于硬件节点的水下实验。系统能够有效的加快水声网络协议真正应用于实际场景。