卫星网络系统具有通信距离长、扩展性强、全球覆盖等优点,在国防建设、军事侦查、科技研究、居民生活等领域的应用日益广泛。而星间链路(Inter-Satellite Link,ISL)可以使卫星节点相互协作形成一个有机整体,提高卫星网络的通信性能,因此在卫星通信中占据着越来越重要的地位。但由于卫星节点的时变特性,星间链路的通断特性和可视性关系在星座运行周期内不断发生变化,这给路由算法的实现带来了挑战性。因此如何屏蔽卫星网络的动态特性,建立稳定的星间链路拓扑以实现通信性能较好的星间链路路由算法,就成了一个关键问题。本文基于MEO/GEO双层卫星网络架构星间链路组网模型,通过规划星间链路的建链时隙和对象进行拓扑控制,然后基于拓扑控制结果设计路由算法,仿真结果表明路由算法具有良好的通信性能。论文的主要研究成果如下:首先,建立以Walker星座为基础的MEO/GEO双层卫星网络架构星间链路组网模型,通过仿真分析星间链路的几何参数特性、星间可视性和星地可视性,总结星间链路拓扑属性变化规律,为拓扑控制策略提供研究依据。其次,根据星间链路拓扑属性变化规律,进行星间链路拓扑控制策略的研究与实现。基于空间/时分多址(Space/Time-Division Multiple Access,STDMA)体制和虚拟拓扑策略,通过规划固定链路和时变链路,建立并实现星间链路拓扑控制模型,最后仿真得到每个超帧内的拓扑控制规划结果。该策略确定了每个STDMA时隙内的星间链路网络拓扑结构,以及时隙之间的网络拓扑结构变化规律。链路几何因子(Position Dilution of Precision,PDOP)仿真结果表明,该拓扑控制策略下的星间链路网络拓扑构型比较稳定。最后,基于星间链路拓扑控制规划结果,提出一种星间链路路由算法。针对不同类型的星间链路业务,建立业务特征参数集合,为路由算法提供统一输入。路由算法以最短时隙路径作为业务寻路标准,通过建立并实时更新可达矩阵和最短时隙矩阵,在星间链路拓扑控制矩阵上完成业务寻路。在算法的实现流程中设计跨帧传输机制解决一个超帧内无法完成业务传送的问题,同时设计业务排队处理机制解决业务冲突问题。最后通过仿真验证路由算法的通信性能。