为了满足日益复杂的空间任务和空间系统的需求,空间数据系统咨询委员会制定了AOS标准。在AOS标准中,采用两级多路复用机制,即包信道复用机制和虚拟信道复用机制,以实现多用户、大容量、高速率的数据动态地共享同一空间物理信道,以降低传输时延,并提高信道利用率。本文主要研究内容如下:首先,建立了有限缓存下的等时帧生成模型,并推导出了该模型下缓存溢出概率和包复用效率均值的理论计算方法,再进行仿真实验,验证了理论推导的正确性,最后总结了该模型和理论计算公式的使用方法。研究结果可以为工程设计提供理论依据和参考。在卫星通信系统设计中,可以通过应用该研究结果设置合适的缓存容量,以获得所期望的系统性能。其次,提出了一种时隙优化的AOS虚拟信道调度算法,并分析了该算法在有限缓存下的性能。首先根据同步/异步帧到达率比和同步虚拟信道中数据帧的最大允许时延,给出了一种优化的时隙分配方法;在同步时隙采用周期轮询调度策略对同步虚拟信道进行调度;而在异步时隙采用基于虚拟信道传输紧迫度的动态调度策略对异步虚拟信道进行调度。研究结果表明,新算法的时延性能、信道利用率等性能均优于目前比较先进的具有广泛适用性的边界可移动调度算法。然后对有限缓存下,该虚拟信道调度算法的性能进行了分析,给出了各VC在相应的缓存下,其丢帧时隙频率上限值的计算方法,并进行了仿真验证,在此基础上,提出了异步VC缓存的设计方案。在卫星通信系统设计中,可以应用上述研究结果进行调度算法设计,以获得所期望的系统性能。