随着通信网络的迅速发展，局域网、城域网和广域网的规模和性能日渐扩大和提高，而相对于局域网先进的通信技术和广域网丰富的带宽资源，城域网逐渐成为制约网络通信的瓶颈。因此针对城域网通信技术的研究已经成为网络通信技术领域的重要课题。空间复用协议（SRP）及其算法是当前城域网通信中的关键技术，能够提供网络带宽的高效利用，实时性信号的远距离传输，系统的高度可靠性和可扩充性等特点，从而成为城域网的重要实现方案之一。本文深入阐述了空间复用协议及其算法的结构和内容，并对其进行了网络建模和仿真，验证了 SRP 环路的理论性能和模型的正确性，最终实现了基于 SRP及其算法的硬件与软件系统。首先详细分析了 SRP 及其协议的数据包结构、接收与发送控制、公平性算法、拓扑结构发现和智能保护切换等内容。随后，在对 SRP 及其算法的仿真过程中，构建了 SRP 的过程模型、节点模型和网络模型，实现了 SRP 环路的仿真工程，并且对 SRP 及其算法的全局带宽公平性和带宽空间复用性进行了仿真，通过仿真结果验证了 SRP 及其算法的理论的正确性与实现的可行性。SRP 及其算法的实现以 DSP 和 FPGA 的综合硬件系统为平台，将整个系统进行功能模块分割并分别实现。用 C 语言及汇编语言实现了基于 DSP 的空间复用算法的处理和数据包的缓冲，用 Verilog HDL 语言实现了基于 FPGA 的空间复用协议控制。最终完成了对空间复用协议及其算法的分析、仿真、验证、综合与实现。