在日新月异的信息时代中,随着智能手机和平板电脑等移动通信设备的普及,数以亿计的终端用户对于随时随地、“触手可及”的网络接入需求变得愈加强烈。然而,目前支撑用户接入的网络基础设施主要由地面设备组成,这些设备在火灾、台风、地震等自然灾害中极易遭到破坏。庆幸的是,随着卫星通信技术的不断发展,卫星网络大覆盖、高速率、高可靠等的网络特点逐渐凸显。因此,为了满足多用户、多业务的服务需求,构建卫星地面网络(卫星网络与地面网络的融合)成为未来网络发展的主流趋势。当前,谷歌、Facebook等众多互联网公司已经或计划发射自己的卫星用于互联网接入。由于卫星可以提供更广泛的覆盖范围,因此卫星地面网络在内容(主要考虑应用属性,即内容的流行性)交付服务方面有着巨大的潜力。不同于传统的地面网络,高动态的卫星网络拓扑、断续连通的卫星链路、以及有限的卫星收发信机等因素制约着卫星网络的吞吐能力和时延性能。实际上,在Internet,内容分发网络(CDN)和信息中心网络(ICN)等地面网络中,高效的利用网络缓存资源可有效的提高网络吞吐量,降低端到端网络延迟。其中,网络缓存是指每个网络元素(例如卫星节点、关口站、路由器)都具有缓存数据的能力。因此,随着存储技术的发展以及星上处理能力的增强,星上缓存资源的开发利用逐渐成为改善卫星地面网络性能的关键。但是,如何高效利用卫星存储资源全面提升卫星网络的性能仍面临着诸多问题。1.目前的排队论方法难以准确估计缓存占用情况。2.由于卫星存储网络中节点的高速移动性,地面缓存网络承载平衡解决办法不适用于卫星存储网络。3.认知卫星缓存网络中如何设计内容放置策略。针对以上问题,本文利用鞅过程、博弈论等理论工具研究卫星存储网络内容放置的相关策略及方法。1.针对卫星网络传播时延较大,不能进行频繁传输缓存占用信息的问题,提出了一种基于鞅封装的缓存占有估计方法。该方法能够根据业务生成速率、信道接入协议、链路传输速率和分组排队方式,分别构建相应的鞅封装函数,再通过级联给出等效的到达鞅和服务鞅,最后根据等效到达鞅与服务鞅来估计缓存占用情况。为了评估所提方法的估计性能,本文采用了统计箱线图与缓存占有上界进行了对比,结果表明统计箱线图中位数几乎在缓存上界曲线上,因此使用鞅封装函数估计缓存占有的方法能较好的反映出卫星节点的缓存占用变化情况。2.针对多层卫星缓存网络承载平衡问题,提出了一种基于低轨卫星缓存拥塞程度的Stackelberg博弈模型及其求解算法。为了获得该非凸子博弈问题的解,本文首先假设所有人参与博弈,从而将非凸问题转化为一个凸优化问题,接着对这个优化问题进行了求解。为了评估该方法的承载平衡性能,本文提出的方法与现有的卫星网络承载平衡方法进行了比较,结果表明本文提出的方法能明显降低丢包率,并且能够通过上传数据(内容)给上层节点来降低低层节点缓存的占用,因此低层节点将会拥有更多的剩余存储空间来存储更多流行的内容。本文提出的方法不但提高了低层节点的承载平衡性能还提高了缓存的使用效率。3.针对认知卫星存储网络中用户下载内容延迟较大的问题,提出了一种基于效用函数的内容放置方法。本文基于认知卫星存储网络存在感知技术制约频谱共用效果的情形,结合卫星用户所处地面用户分布的情况,设计了两种不同的传输方式来提高卫星节点的缓存效率并降低卫星用户的下载延迟。另外,为了进一步提高卫星节点的缓存效率,本文给出了内容放置方法,该方法能够根据内容成功下载概率确定最流行内容MPC和一般流行内容GPC的优化比例,并且在稀疏用户区该方法能够基于转发成本和存储成本优化效用函数获得分片存储在卫星上的比例。