针对动态卫星光网络中的波长资源紧缺问题，研究了其波长数与网络物理连通度的关系，提出了一种基于时空冲突图的波长资源特性分析方法。利用随机生成网络拓扑连接的方式，将卫星光网络的动态拓扑离散为空间和时间冲突图，分别表示网络的物理连通度和有效窗口。基于时空冲突图理论，建立空间冲突避免的路径选择概率和时间存储的有效窗口业务概率，两者相乘得到时空冲突概率，进而计算网络所需波长数。研究结果表明，波长需求与网络物理连通度、链路最大跳数和转发器数目有着密切关系，在业务重叠因子较大的情况下应该给卫星光网络分配更多的波长资源。

针对空间激光骨干网中卫星链路采用高级在轨系统(AOS)帧进行数据传输、星上资源有限和数据传输时延较长等特点, 为了在卫星光网络中实现标签交换和流量工程, 首先对标准的基于路由受限标签分发协议(CR-LDP)进行了改进, 包括对协议消息大小设置定长, 设计面向无连接的传输层协议, 减小协议开销和对双向标签交换路径(LSP)的建立流程进行改进, 然后进行了软件仿真和硬件测试。结果表明: 改进后的CR-LDP在建链时资源消耗更小, 支持双向LSP建立且流程简单有效。

提出基于用户业务分布的卫星光网络负载均衡路由与波长分配（LBRWA）算法，利用蚁群算法寻找最优光路径，实现了卫星光网络负载平衡。建立基于全球用户业务分布的卫星光网络LBRWA优化模型，根据链路持续时间和波长空闲率搜寻下一跳链路，同时引入随机扰动，避免局部最优。利用全球用户流量强度分布模型修正统计平均光路径成本，实现链路状态更新，将流量引向非热点区域卫星节点，为用户请求寻找负载均衡的最优光路径。研究结果表明，与传统基于链路状态的弹性负载均衡（ELB）算法相比，LBRWA算法将拥塞率降低了20.49%，且在资源利用率、业务分布指数和最大归一化星间链路负载方面具有更好的性能，有效地实现了卫星光网络负载均衡。

针对复杂的信令交互过程会增加卫星网络链路时延的问题, 借鉴地面光网络信令协议的研究成果, 提出了一种基于中间节点预测的卫星光突发交换网络信令交互流程, 并对其网络性能进行了理论分析与仿真验证。该信令在链路的中间节点加入模型预测机制, 根据预测的网络性能指标动态选择最优中间节点进行信令返回确认。仿真结果表明: 该信令可有效权衡业务的时延和阻塞率, 保证网络的各方面性能不会出现急剧恶化的问题。

以数据中继卫星光网络系统资源、任务和约束条件为参量，以任务对资源的选择为优化对象，提出了一种基于自适应遗传算法的数据中继卫星光网络资源调度算法。综合考虑多中继星、多时间窗口、多光学天线以及任务优先级要求，建立调度模型；采用“当前任务调度时间的确定”和“后续任务可见时间窗口的更新”的调度操作，对不同资源的任务集合进行调度安排并实现了可见时间窗口的动态更新，获得调度任务的总权值并将其作为参量计算适应度值，最后通过改进的自适应遗传算法对不同调度方案进行寻优。以3颗中继星、12颗用户星，6个光天线，60个任务为条件设置了仿真场景，仿真结果表明该算法在收敛速度、调度效率方面具有优势，适应于多任务、多天线的数据中继卫星光网络系统资源调度。

根据卫星光交换网络应用需求，借鉴现有的地面光交换信道调度算法，综合考虑资源预留和调度算法，提出了一种基于突发流资源预留的星载光交换信道调度算法。通过流量估计把突发数据按照目的地址和突发区服务质量(QoS)区分为单个突发和突发流，并分类进行资源预留。把数据信道按照优先级划分成不同的信道。不同优先级的突发包先搜索对应级别的信道，高优先级的或者突发流可以抢占低优先级的信道。理论分析与仿真比较证明，该算法不但降低了光交换矩阵的重置时间和交换时延，也提高了链路利用率。复杂度在最坏情况下与可插空最近可用未调度信道(LAUC-VF)方式相同，丢包率在负载为0.5时平均达到10-7，适用于星载光交换系统。

根据卫星光交换网络的高带宽、低丢包率和高链路利用率应用需求，结合现有的地面光交换组装算法，提出了一种新的基于混合门限和轮询方式的星载光交换组装算法。算法首先按照优先级缓存分组，再按照混合门限和轮询方式组装IP分组，减少突发数据包的空闲率，提高了链路利用率。理论分析与仿真证明该算法计算复杂度与轮询方式相同，突发数据包空闲率低于10-4，丢包率在负载为0.5时平均达到10-6，适用于星载光交换系统。

对卫星激光通信近10年来的发展状况进行综合阐述，重点介绍了卫星激光通信的在轨实验现状和未来发展趋势。通过对已经取得成功的在轨激光通信实验进行综合分析，指出当前卫星之间的激光通信已发展到接近成熟的第二代，即将进入推广应用阶段。定性分析了大气对上下行激光链路影响的差异，指出上行激光链路稳定性差的原因，明确今后星地激光通信的发展方向是自适应光学天线与多光束通信的结合。总结出卫星光网络演化进程，介绍了对卫星光网络体系结构的研究成果。分析指出卫星光网络在经历近10年低谷期之后，伴随着第二代卫星激光通信终端的成熟，已经初步具备了硬件基础。系统介绍一种中低轨卫星联合构建的双层卫星光网络的结构和网络性能，进而指出其扩展应用，为我国在空间光网络领域的发展提供思路和参考。

根据Walker-δ星座中相邻轨道卫星的相位差，引入轨道间激光链路连接参数K，建立参考卫星固联坐标系中目标卫星运动方程，得到不同轨道卫星之间方位角、俯仰角和距离(AER)的解析表示式，进而求出AER及其变化率极值的数值解。其中相邻轨道卫星的方位角变化率和变化范围都远大于俯仰角，对激光链路稳定性影响较大; 方位角最大变化率同最小距离成反比，在极端情况下会超出激光通信终端跟踪范围导致链路中断。综合轨道间激光链路的稳定性和网络拓扑结构的复杂程度，得出相对连接相位为0是激光链路的低轨卫星星座连接配置方式。