随着人们对网络的要求越来越高,卫星通信能够满足诸如地面网络难以覆盖的海洋以及广大的偏远地区的通信要求,有着其独特的全面无缝隙覆盖、内在的广播特性、通信成本与距离无关等优势。随着NGN以及4G等新一代通信体系的提出,卫星网络成为下一代互联网不可缺少的组成部分。　　由于地面静止卫星GEO资源的局限性和较长的传输时延,以其对地面接收装置的较高要求使得利用GEO组建宽带卫星网络有一定的困难。所以现阶段国内外大部分卫星网络研究都是围绕着非静止轨道卫星(LEO和MEO卫星)网络展开的。LEO卫星网络以其低时延参数,地面接收装置的简单以及较低的组网费用等优势成为现有商用卫星通信系统的首选。随着高速空间光链路技术的不断进步,使得大容量、高带宽的天基网成为可能。由于激光链路相比以前的射频链路具有天线直径、重量和能量消耗参数均大为改善。所以单层LEO卫星网络虽然有其传输时延短的优势,但是从健壮性以及接入切换等角度衡量,容易成为整个系统的瓶颈,所以越来越多的学者关注由多层卫星网络组成的太空骨干网。　　在宽带卫星网络的构成中,由于在空间约束条件下诸如网络拓扑时变性、上下行链路容量不对称、卫星接入技术的多样性、以及星上处理能力以及能耗的严格要求等使得卫星路由交换技术仍需要开展深入研究,同时也是当前卫星组网技术的研究热点之一。本文以非静止轨道卫星网络环境为背景重点对带有星间链路的LEO卫星网络以及LEO/MEO双层卫星网络路由算法进行了研究,最后针对星载系统的特点选择CIOQ交换结构并设计相应的交换算法。本文的主要工作包括:　　第一,针对低轨道卫星LEO卫星网络特点,同时分析了卫星网络中的QoS保证机制,提出了一种启发式可提供QoS保证的LEO卫星网络路由算法QHRL。其主要思想是通过充分利用 LEO星座拓扑的可预测性,将时变的卫星网络离散化为实际LEO网络可达拓扑图。通过控制卫星路由的选路范围,大大减少路由选择所需的时间及计算复杂度。同时提出了一种卫星网络的业务流网络优先级别划分,通过具体实例仿真可以得到本算法对卫星网络的QoS业务提供较好的支持。　　第二,充分考虑到实际通信需求的增长和系统的健壮性,提出基于空间光链路的双层卫星网架构。该系统充分利用激光链路特点及其 MEO/LEO卫星网络特点,实现对各种业务实施接入及交换的服务,同时构建起基于太空的一个较为完备的骨干网络。针对 MEO/LEO双层卫星网络的路由方案,本文提出针对不同的业务流量采取不同的路由解决方案,一方面可以充分利用卫星的有限资源,同时对网络流量变化有较强的自适应能力。在负责最大流量的LEO卫星网络中采用基于修正拉格朗日松弛算法的路由协议,在保持较低复杂度的同时能够实现较好的路由性能。　　第三,针对星载系统能耗及处理资源非常有限的特点,提出星载系统采用 CICQ的交换核心。同时根据星载设备承载流量的分布具有的非规整性和突发性等特点,本文提出在该交换核心内采用突发--持续的包调度策略,仿真结果给出该调度策略在更接近实际流量模型的突发流中实现较优的交换性能。　　随着我国综合国力增强,用户对于通信的全面需求,宽带卫星网络必将得到广泛的利用,但目前仍存在诸多技术问题需要解决。希望本文的研究对于卫星网络技术的发展、星载核心交换机的架构和最终转化为实际产品奠定基础,同时也对相关的诸如陆地无线网络、高速交换机等提供参考。