近年来,随着移动设备和物联网节点数量的快速增长,数据流量需求随之增长,业务的多样性增加,未来的网络服务将朝着更加稳定、更加灵活、覆盖范围更加广泛的趋势发展。除了流量的需求,也有对网络普及性的需求,在某些偏远地区、受灾地区、快速移动的平台上等都需要完成更全面的通信资源部署并且保证更连续的通信服务。在这种情况下,传统的地面蜂窝网络并不能很好地达到无缝通信的目标,且当遇到特殊天气或灾害等情况容易损坏,因此仍面临许多挑战。卫星通信的逐渐发展为解决当下的主要矛盾开启了新的领域方向,通信产业界逐渐将关注对象转向已有一定研究基础的卫星网络,旨在将其与地面网络协同,在增加网络可用资源的同时,使全球服务网络的有效区域达到完全覆盖的状态。为使星地协同网络可以更高效的服务,系统内的资源分配、卫星多种分发方式的有效利用将是有潜力的研究方向。本论文的主要研究工作将围绕星地协同网络下的缓存和内容分发展开:第一,基于3GPP提出的星地协同网络场景,将带有处理能力的卫星引入传统地面网络中,并结合边缘计算技术形成混合星地双边缘网络架构。在此场景下提出一种多播/单播协作的双边缘动态缓存策略。通过搭建OPNET系统级仿真平台,进行网络-节点-进程的三级建模。分别构建地面、卫星、核心网模块,实现星地接入、卫星的多播和单播以及星地缓存空间的动态更新等功能,并模拟星地协同网络的信息交互过程,通过不同维度对网络性能进行仿真。第二,针对已有研究中的星地网络缺乏对地面资源的协作调度及该场景下全局缓存优化的问题,提出资源可调度网络下的双边缘协作缓存策略,从全局的视角对系统内的缓存空间完成内容放置。利用离散粒子群算法及强化学习完成优化问题的求解,与随机缓存策略和最流行缓存策略进行对比,减少的请求平均传输时延不低于10%,并在请求存在流行度差异的场景中提高系统的缓存命中率,最高达90%。第三,针对加强网络的服务效率和有限信道资源的更合理分配问题,提出一种调度与分发同步的组播传输策略。在该场景中,卫星可以在调度未缓存资源的同时完成一部分的内容分发工作。根据地面的请求特性基于改进的Global K-means算法对基站进行分组。然后,在带宽资源受限的信道条件下,根据各组请求内容的流行度和速率需求完成带宽资源分配,建模为凸优化问题进行求解。最后,采取贪婪模式选择各阶段的分发内容。仿真验证所提出的高效服务场景能够在考虑到信道资源分配的公平性和适应性的同时提升网络的服务效率。