为了使日益复杂的空间任务能以标准化的方式进行数据交换与处理,1982年,美国国家航空航天局(NASA)、欧洲空间局(ESA)和许多其它国家的空间局共同成立了空间数据系统咨询委员会(CCSDS),其职责是开发空间数据系统标准化的通信体系结构、通信协议与业务。本文介绍了CCSDS通信协议的结构、主网模型、业务类型及技术特征,研究了CCSDS协议中的两级多路复用机制,即在虚拟信道链路控制(VCLC)子层实现的包信道复用及在虚拟信道存取(VCA)子层实现的虚拟信道复用,并分析了包信道复用的成帧情况及包复用效率,介绍了虚拟信道复用的三种基本方式,建立了两级多路复用机制下系统吞吐量的数学模型。本文在分析了空间通信环境及空间任务需求的基础上,提出了可变长度数据帧通信协议,定义了数据帧长度依据空间数据源类型变化的通信方案一(可变长度数据帧通信方案)及数据帧长度依据空间信道特性变化的通信方案二(最优长度数据帧通信方案),建立了相应的通信系统模型,从帧同步正确概率及系统吞吐量角度与固定长度数据帧通信方案进行了仿真比较,仿真结果表明,当误码率较高时,固定长度数据帧通信方案比可变长度数据帧通信方案能获得更高的帧同步正确概率和系统吞吐量,而当误码率小于某一门限值时,最优长度数据帧通信方案可以在不降低帧同步正确概率的情况下,获得更高的系统吞吐量。最后,提出了一种采用不同数目校验位的数据帧结构实现信息数据变速率传输的方案,并从编码时间及系统吞吐量角度进行了仿真。