低轨道LEO(Low Earth Orbit)卫星具有轨道高度低、与地面终端之间的传输时延低、频率能够高效复用等优点,同时用户终端实现简单且功耗低。但由于单颗LEO卫星覆盖区域较小,不能满足全球或者较大区域性通信的要求。全球化覆盖需要较多数量的卫星协同工作,采用星座方式将分散的LEO卫星网络化,利用网络优势克服单颗卫星覆盖缺陷。为实现不同卫星覆盖区域内用户之间的通信,卫星之间必须能够相互交换信息、转发用户数据。星上动态路由对提高数据传输的时效性和可靠性有着重要的意义,是卫星网络技术的重要组成部分。因此,开展LEO卫星网动态路由技术的研究非常必要。本文首先分类并全面综述了卫星网路由技术研究现状,接着介绍了当前常用的卫星网路由算法仿真工具,然后应用代理技术解决极轨道星座的LEO卫星网星上路由问题,在负载平衡路由、QoS(Quality of Service)路由、多服务路由和卫星网仿真工具等方面进行深入研究。本文主要工作包括如下几个方面:(1)针对卫星网承载流量不均匀的特点,提出了基于代理的LEO卫星网负载平衡路由算法ALBR(Agent-based Load Balancing Routing)。根据地球表面流量分布情况,提出了卫星网流量热点区域模型;结合该热点区域模型和极轨道卫星星座特点,提出了轨道间、轨道内星际链路ISL(Inter-Satellite Link)代价调节因子,并在此基础上给出了ALBR路径代价计算策略。设计基于代理的卫星网路由体系结构并详细阐述了ALBR算法,通过ALBR移动代理与静止代理的协同工作完成路径探测、路径信息的收集和路由表项的更新。通过复杂度分析和仿真实验得知,与其它星上路由技术相比,ALBR能够实现全网的负载平衡且具有较低的星上计算、存储和信令开销。(2)针对链路切换导致卫星网QoS路由性能低下的问题,提出了基于代理的LEO卫星网QoS路由算法AQR(Agent-based QoS Routing)。综合呼叫持续时间、星地链路可用时间和星际链路可用时间等因素,提出了星际链路可用概率,结合星际链路代价进一步提出了加权路径代价。AQR算法通过派遣移动代理使用ALBR路由表在网络中迁移探测多条路径构造星际QoS候选路径集,然后从候选路径集中选择加权路径代价最小的路径作为数据传输路径,不仅避免了链路拥塞,也降低了星际链路切换发生次数,提高了QoS性能。使用部分路径扩展和完全路径重建相结合的切换重路由策略保证了切换成功率并降低了切换等待时间。与传统的卫星网QoS路由技术相比,AQR具有较低的重路由次数且重路由开销较低;在时延和带宽等多约束条件下业务的呼叫阻塞率、切换阻塞率和时延抖动等指标也优于传统路由技术。(3)为完善卫星网差异化服务的能力,提出了基于代理的LEO卫星网多服务路由AMSR(Agent-based Multi-Service Routing)。通过为时延敏感型业务、带宽敏感型业务和最大努力交付业务数据流提供不同的选路机制,AMSR实现了这3类业务的差异化服务。根据时延敏感型业务、带宽敏感型业务的特点,基于星际链路可用概率分别提出了时延敏感型路径度量和带宽敏感型路径度量,基于AQR算法提出了具有带宽约束的时延敏感型和带宽敏感型业务的星际候选路径集探测机制,并使用时延敏感型路径度量和带宽敏感型路径度量选择时延敏感型业务路径和带宽敏感型业务路径。仿真结果表明,本文提出的AMSR具有良好的差异化服务能力,综合性能优于其它同类算法。(4)支持代理技术的卫星网仿真平台的研究。提出了一种通过扩展NS2的Packet包结构模拟移动代理携带数据功能的设计方案,实现了基于代理的卫星网路由算法的仿真。基于Grasshopper和Linux系统,构建并实现了支持代理的卫星网仿真平台GSNSP(Grasshopper-based Satellite Network Simulation Platform),在局域网环境中实现了Iridium系统的仿真并加载了ALBR路由算法。通过与NS2的对比分析表明GSNSP设计合理,通过改善Grasshopper系统的多代理支持能力和高链路时延情况下移动代理的迁移能力,GSNSP可以达到与NS2十分接近的仿真性能。