新一代通信网络专注于具有高吞吐量、低延迟、多接入能力、灵活和弹性传输能力的体系结构,而且目前不断增长的需求要求其具有处理波动较大的业务流和复杂计算任务的能力。然而仅靠地面蜂窝网无法实现全球覆盖,也很难保证业务波动导致需求过载时的服务质量。因此考虑通过近年来各方面能力不断完善的卫星网络迅速补齐地面蜂窝网络短板。而ETSI(欧洲电信标准研究所)提出的星地混合网络为此提供了具体部署方案。但是传统意义上卫星一直以来作为管道辅助地面通信业务的定位并不适应今后在星地混合网络中的发展,现今卫星硬件技术发展日益成熟,星上计算载荷的应用初具规模,卫星也就可以起到更多原本地面节点发挥的作用。边缘计算技术可以解决新业务需求背景下中心计算服务过载,业务时延超时以及网络带宽超载等问题,同样在星地混合网络体系下也可以发挥边缘计算优势,但目前鲜有研究关注。因此本文为了在星地混合网络中实现边缘计算提出了双边缘计算体系和多级边缘计算体系,通过搭建系统仿真平台来进行星地混合网络计算卸载和计算迁移的实验。论文主要工作分为三个方面:一、星地混合网络边缘计算仿真平台搭建:基于现有的非地面网络场景,并结合非地面通信业务需求,设计非地面与地面系统结合的边缘计算仿真体系,搭建了用于仿真星地混合网络边缘计算的平台。仿真平台支持星地混合网络的各种研究,因为本文主要研究计算处理问题,所以本部分主要说明了与混合网络边缘计算相关的模块的实现细节和处理机制。重点阐述了任务生成和处理模块,星地接入和切换模块以及交换控制和资源分配模块的实现原理。本部分在完成平台搭建后通过仿真平台进行了星地协同卸载在单星协同和多星协同两种场景下的性能仿真,仿真结果说明星地协同可以降低平均任务处理时延,大幅提升服务质量。二、星地混合网络计算资源分配策略研究:在星地混合网络的基本需求场景的基础下,设计双边缘星地协同计算网络架构。针对特定区域产生密集计算任务时,提出一种星地双边缘计算卸载方案来合理利用星地计算资源用于处理地面密集计算业务。在考虑合理分配计算资源时,由于需要依赖星上提供的计算资源,重点关注能耗和时延,从这两个指标出发进行优化设计。对时延的优化比较显而易见,对于计算密集型任务,用户需要考虑压缩、传输和任务执行操作造成的延迟。与近端地面计算节点相比,星地混合网络中的延迟可能更大,因为LEO卫星的吞吐量通常不会比蜂窝基站大太多。因此,与地面近端MEC相比,不在近端边缘节点计算的任务延迟约束应该相对宽松。所以在实际卸载时,我们需要对任务优先级进行划分,高优先级任务在地面近端边缘计算节点处理,低优先级任务可以分配到天基远端计算节点。在通信,计算和能耗模型的基础上,通过改进匈牙利算法来适配场景进行指标优化,并设计不同基于改进算法的分配模式来动态调整策略。最后,仿真结果表明所提算法策略相比于随机轮询的基准策略能分别降低平均延迟和能耗约45%和49%。三、星地多级边缘计算负载调度策略研究:基于星地混合网络协同计算卸载的研究基础上,扩大资源调度范围,完善优化双边缘计算架构并提出星地多级边缘计算体系。该部分设计的边缘计算体系包括近端地面边缘计算网络,近端卫星边缘计算网络,远端地面边缘计算网络以及远端卫星边缘计算网络。在参考双边缘协同计算系统模型的基础上,构建星地多级计算网络的多级边缘计算任务迁移的动态系统模型。针对低轨卫星通信与其覆盖的地面边缘节点特点提出星地多级边缘网络负载均衡的策略,通过贪心匹配进行重载节点到轻载节点的计算迁移,实验证实计算任务时空分布不均匀下多级边缘计算的大规模负载均衡。在贪心匹配算法的基础上,节点利用率更高的改进型贪心多目标匹配算法在仿真对比中表现出更好的性能。