随着移动用户终端产生的通信业务需求的激增和新兴远程物联网业务需求的诞生,传统地面通信网络由于资源有限、节点覆盖范围小等缺陷难以满足业务对大规模连接和高网络承载能力的需求,并且一旦地面网络遭受自然灾害的影响而瘫痪时,将导致受灾地区通信的中断。而卫星通信网络因为海拔高、可用资源丰富的特点具有覆盖范围广、接入技术灵活、免受不可抗力因素破坏等优点,当其与地面通信网络融合形成天地一体化网络时,能够提升网络对业务的承载能力,克服偏远地区和受灾地区通信困难的问题。作为连接地面网络与卫星网络的设备,地面站在天地一体化网络中扮演着至关重要的角色。由于不同的地面站站址具有不同的区域性大气条件,导致星地链路的信道条件具有差异性,进一步使得不同地面站的星地链路可用资源不同,因此地面站站址的选择方案将会影响到网络对于业务需求的覆盖性能。另一方面,由于业务需求的分布也具有地区差异性,而且不同的站址选择方案也会产生不同的业务接入距离,因此地面站站址的选择方案还会影响到业务需求的接入性能和网络的通信开销。此外,为了降低网络的建设成本和维护成本,需要对部署的地面站数目进行限制。综上所述,综合考虑地面站站址的区域性大气条件和业务需求分布,并以网络对业务的覆盖性能、接入性能以及网络成本为导向,对站址选择方案进行优化是天地一体化网络架构中亟待解决的问题。本文研究了面向不同业务需求分布和多维网络性能指标的站址优化方法,从而提升网络对业务的覆盖性能和接入性能,并实现了二者与网络成本之间的制衡关系。具体研究内容如下:1、针对现有天地一体化网络地面站布设研究模型中未考虑不同地面站站址的差异化信道条件和数据业务需求的实际分布的问题,本文提出一种信道感知和业务驱动的基于非支配排序遗传算法的站址优化算法。具体而言,采用国际电信联盟标准星地信道模型对信道条件进行建模,并基于人口分布建模通信业务需求,以网络的用户业务覆盖、业务接入时延和部署地面站数目为指标,通过非支配排序平衡三个网络性能之间的制约关系,并利用迭代对站址选择方案进行优化。通过与最优算法的对比,证明所提算法的有效性,并结合基于现实数据的仿真结果以及与三个对比算法的比较验证算法能够在较短时间内选出一组网络性能折中且相对较优的地面站部署方案。此外,仿真结果也说明了站址选择的偏好与业务需求的分布紧密相关,对于业务需求更密集的区域,站址选择在该地区的可能性越大。2、针对目前尚未有相关工作研究不同业务需求分布对站址选择结果的影响,本文提出一种面向通信与远程物联网混合业务的基于遗传算法和交替方向乘子法的站址优化算法,并与面向单一通信业务的结果进行对比。具体而言,首先基于无线传感器分布对远程物联网业务进行建模,然后针对不同业务的差异性提出全新的网络性能,即覆盖业务总收益,并联合业务接入距离与部署地面站数目为评估指标通过遗传算法进行站址选择方案的优化。其中,针对覆盖业务总收益计算复杂度较高、地面站资源利用率低下的问题,以及地面站本地信息具有私密性的特点,提出基于交替方向乘子法的分布式资源分配机制在保证私密本地信息无需共享的前提下降低计算复杂度并提升资源利用率。仿真结果表明了所提算法能够有效提升资源利用率和业务覆盖性能,同时进一步证明了不同业务需求分布将导致地面站选址偏好的差异。