在当今卫星通信领域中,基于微波传输的卫星通信能力已经渐渐无法满足由于军事侦察、地震预报、海洋观测、环境保护和深空探测等所产生的巨大数据传输量。星间激光链路技术以激光作为星间高速、迅捷的信息通道,是空间光通信技术在卫星通信领域的应用拓展,是大容量卫星通信领域的重要研究方向。基于波长路由的卫星星座光网络利用波长路由技术(WR),通过建立星间激光链路实现通信,可以极大地提高通信容量,满足日益增长的卫星通信容量需求,是未来卫星星座网络的发展趋势。在地球低轨道(LEO)卫星星座光网络中,由于受卫星承载能力及卫星平台功耗限制,单颗卫星承载激光通信终端的能力有限,网络通信流量受到严格约束,当连接请求过多时会在网络中形成时延和阻塞。因此低轨卫星光网络需要有效的流量强度控制和高效的路由选择和波长分配(RWA)方法来提高通信资源的使用效率,减少网络时延和阻塞概率。此外,卫星光网络多跳链路中的多普勒效应会在路由中累积并对激光信号产生干扰,需要分析多普勒效应对网络通信性能产生的影响。为了提高卫星光网络通信资源的使用效率,减少网络时延和阻塞,提高多跳链路的通信性能,本文进行了如下几个方面的研究工作。1)建立了以星间激光链路个数为依据的网络容量模型。该模型充分考虑了网络链路个数与可用通信波长及网络流量强度之间的内在关系,与卫星光组网的特点紧密结合。在此基础上建立了低轨卫星光网络时延容忍特性分析模型,对卫星光网络运行状态进行仿真和分析,得到了卫星光网络在等待制,损失制,混合制(等待损失混合制)三种情况下网络流量强度变化对网络排队延迟和阻塞性能的影响,解决了卫星光网络流量强度控制问题。2)建立了卫星光网络损失制下阻塞概率的计算方法,该方法与现有方法不同,不仅考虑了网络整体的阻塞性能,同时考虑了相邻链路之间的相关性。该方法还利用溢出流理论和分层网络的计算方式,使阻塞概率计算问题得到简化。3)提出了基于全网链路使用信息的IT-RWA算法,用以降低卫星光网络阻塞概率和波长冲突。该方法可以使全网链路使用信息传递到每个卫星节点,从而提高单个卫星节点RWA计算的有效性,降低网络阻塞概率。通过模拟卫星光网络运行状态得到的仿真结果表明,IT-RWA算法相比静态RWA方法或者波长预留RWA方法能够降低网络阻塞概率5%至20%,且当网络中存在星间链路失效时,IT-RWA算法阻塞概率增量小于其他算法25%至60%。4)建立了多跳链路下接收信号多普勒波长漂移理论模型,分析了卫星全光组网的条件下,星间激光链路通信中的多普勒波长漂移问题。仿真验证结果表明,该模型是正确的。运用该模型分析了不同路由选择的多普勒波长漂移影响、多普勒波长漂移对接收信号信噪比的影响;给出了不同路由选择产生的多普勒波长漂移影响,多跳链路中跳数增加时,多普勒波长漂移将使信号呈衰减趋势。本文研究工作为低轨卫星光网络的通信容量规划提供了初步的理论基础和分析依据,为卫星光网络中路由计算提出了高效可行的方案,推进了低轨卫星光网络研究的发展,对其他类型光网络设计也具有一定的参考价值。