作为空间信息网建设计划的核心基础设施，深空通信系统在深空探测工作中承担信息传输与交换的重要任务。近年来，随着全世界范围内深空探测热潮的兴起，深空通信的业务量呈现明显增长趋势。传统的微波通信系统由于高时延、低信噪比、传输速率受限及保密性差等固有缺点，已无法有效支持长距离传输、高带宽需求的深空通信任务。面对深空环境下传统微波通信系统的诸多挑战，学术界和工业界开始将目光转向发展前景广阔的深空光通信技术。　　空间光通信系统相对于传统微波通信系统具有传输容量大、抗干扰能力强、保密性好等优势，它不仅降低了通信终端的设计尺寸和重量，同时能有效节省系统功耗。另一方面，深空环境下空气稀薄（甚至真空），空间光信号的传输受大气湍流影响较小，因此有利于空间光信号的长距离传输。空间光通信的技术优势与深空环境优越的传输条件为深空光通信提供了有利的研究契机。目前，世界各国的研究组织和科研机构正在投入大量人力、物力，竞相开展深空光通信的相关研究工作。我国2013年发射的“神舟十号”航天飞船通过空间光链路成功实现长达四十五分钟太空授课的实时视频传输任务，这一重大技术突破进一步激起了学术界和工业界对深空光通信的研究热情。尽管如此，当前深空光通信的研究主要集中在点到点信号传输方面，关于拓扑构造及路由优化等网络化关键技术的研究较少，无法满足未来深空光通信大规模业务交换的迫切需求。同时，由于网络结构及传输特性的差异，传统的微波通信卫星网络及地面自由空间光网络的相关技术无法直接应用于传输距离长、拓扑高度动态、带宽需求大、可靠性要求高的深空光通信网(Deep Space Optical Communication Network，DSOCN)。因此，DSOCN中拓扑构造及路由优化等关键技术的研究对于我国未来全面开展深空探索任务以及建立深空高速信息通道具有重要的战略意义。　　本文聚焦DSOCN中拓扑构造与路由优化关键技术研究，结合DSOCN网络传输距离长、拓扑高度动态、带宽需求大、可靠性要求高等内在特征，研究基于拓扑重构的可靠性路由算法，目的是为DSOCN未来的建设与发展提供必要的理论指导和技术参考。首先，针对DSOCN高度动态和网络环境复杂的特征，研究DSOCN中基于代数连通度的鲁棒性拓扑构造问题，充分考虑深空中的环境因素、传输波长、通信距离对链路可靠性和拓扑鲁棒性的影响，提出鲁棒拓扑初构（Robust Topology Initial Structure，RTIS）算法;同时考虑到时变的链路失效状态不利于网络拓扑结构的鲁棒性，文中进一步提出鲁棒拓扑重构(Robust Topology Reconfigured Structure，RTRS)算法，重点解决最小化重构链路数量的拓扑结构优化问题。然后，针对DSOCN高可靠传输要求，研究面向端到端可靠性的协作路由算法，提出端到端可靠性评估模型并分析链路失效对可靠性的影响，充分考虑拓扑变化与路由可靠性之间的关系，在此基础上提出协作可靠性路由（Cooperative Reliability Routing，CRR）算法和局部可靠性重路由(Local ReliabilityRerouting，LRR)算法。在协作可靠性路由算法中，重点考虑如何通过最少的协作链路配置提高路由的端到端可靠性问题;在局部可靠性重路由算法中，重点考虑拓扑变化对路由可靠性的影响，通过局部重路由机制维护拓扑重构过程中的路由可靠性，在保证端到端可靠性的前提下最小化重路由代价。　　本文通过VC++6.0软件搭建DSOCN网络仿真平台，对所设计的算法进行了性能评估。结果表明，文中提出的RTIS算法和RTRS算法在提高网络拓扑鲁棒性及适应链路状态时变性方面具有显著优势;CRR算法与LRR算法能在网络拓扑高度动态情况下提供持续的高可靠路由。