地面移动通信系统发展较成熟、通信质量高、成本较低,但覆盖半径较小。而卫星通信系统可实现全球覆盖,可用于为地面无线网络无法覆盖的区域提供通信服务。同时,终端高速运动时接入卫星网络可降低切换频率,减少掉话、提升用户体验。因此,综合利用地面与卫星通信系统的优势构建星地混合网络势在必行。星地混合网络(HSTNs,Hybrid Satellite-Terrestrial Networks)中需要重点关注卫星系统能耗问题。卫星网络功率资源有限而珍贵,应在保证系统中用户通信需求的前提下尽量减小系统能耗。混合网络中的切换过程同时涉及到网络接入选择与资源释放与分配,切换策略的好坏直接影响着用户通信体验,也影响着功率等网络资源的分配和利用。针对上述问题,本文针对卫星系统能量优化提出了两种适用于星地混合网络系统的垂直切换策略。本文的主要成果分为如下两部分:第一,对星地混合网络系统网络场景和节点高速运动时的切换场景进行了分类讨论,针对卫星网络能量资源有限的问题,对终端的运动模式进行了具体建模和分析,联合网络状态信息共同实行切换决策,提出基于运动模式划分的星地混合网络切换策略HSMP-HSTNs(A Handover Scheme based on Motion Pattern in HSTNs)。最后,对该机制进行了仿真分析与验证,结果表明,相对于传统垂直切换算法,该机制在终端高速运动的场景下降低了卫星网络能量损耗,也提升了此类场景下的服务质量QoS(Quality of Service)。第二,为进一步降低卫星网络上的能量耗费,将切换决策过程建模为一个马尔科夫决策序列,提出了一种基于马尔科夫决策过程的切换算法SPO-MDP(A Satellite Power Optimized Markov Decision Progress)。依据卫星网络能量优化、兼顾整体网络能量耗费的准则设立基于权重调整的决策目标函数。并且为保证切换用户体验,在决策目标函数中设置用户体验模块,从而在卫星网络能量优化同时保证用户掉话率保持在一个较低水平。结果表明,与其他基于能量优化的垂直切换算法相比,该算法在保证用户通话体验时尽可能降低了卫星网络能耗。