随着无线传感器网络的广泛应用，以及自由空间光通信，也称为无线光通信，具有带宽高、容量大、安全性好、非授权频谱、安装灵活、成本低廉等优点，使得兼具两者优势的自由空间光传感器网络迅速发展。自由空间光传感器网络并被广泛应用在城域网扩展、灾后应急通信、光纤备份、蜂窝回程网络、量子通信以及军事保密通信等领域。然而自由空间光传感器网络通信时，受大气和节点瞄准影响通信质量下降甚至链路中断，同时节点具有有限的能量，因此提高自由空间光传感器网络通信质量、延长网络生存时间是自由空间光传感器网络研究的重要方向。同时当自由空间光传感器网络部分节点失效时会造成网络部分区域失效，因此自由空间光传感器网络拓扑的修复也同样重要。
　　首先，介绍了自由空间光通信系统基本原理及关键技术。并根据不同发射波长在天气变化下的衰减，再综合不同波长在人眼安全方面的差别，确定本文发射波长。最后简要分析了大气和噪声对系统造成的衰弱，为后续算法研究和仿真定量分析提供了依据。
　　然后，从通信质量和能量考虑，结合链路接收光信号和中断概率，建立了链路可靠性模型。根据模型寻找链路选择直传或中继的距离阈值，然后根据网络能耗建立簇状拓扑结构。构建的自由空间光传感器网络拓扑链路更可靠，同时自由空间光传感器网络的生命期也被有效延长。
　　最后，针对自由空间光传感器网络拓扑失效问题，对覆盖状态进行了划分，并对不同类型的失效节点进行分类修复。失效节点为非中继节点，采用几何计算方法寻找修复节点位置；失效节点为中继节点，建立覆盖能耗综合评价模型，根据建立的模型寻找修复节点位置。修复后的网络不仅可以恢复正常工作，还可以节省中继节点能耗，延长了网络生命期。