卫星技术的不断发展与火箭发射的经验积累极大地降低了卫星的发射成本。卫星网络在世界各国的密切关注下,从低密度网络向高密度网络快速演变。由于卫星网络不受限于地理限制,而且支持长距离通信、灵活联网及其他固有特点,可以在任何地方提供全球高效的广播或组播服务。在网络需求日益增长,地面网络负载越发繁重的今天,卫星网络可以很好地作为地面站的补充,同时,可以覆盖地面基站建设成本过高的西部地区以提高我国的网络覆盖率。这些特点使得巨型低轨星座逐渐成为一个研究热点。为了保证巨型低轨星座的网络可拓展、可维护性,本文引入了先分组再分簇的分层管理以更好地对各网络节点的信息进行精细化管理。同时,设计了可以达到分钟级的故障响应系统以保证卫星网络的可靠性。本文的主要研究内容如下:首先,本文提出了面向天地一体化快速响应的巨型低轨卫星网络运维与资源管控方法。本文使用的卫星星座模型是以Space X公司推出的低轨卫星星座——Starlink星座为主干,辅以若干MEO卫星构成的双层递阶卫星星座。其中,MEO作为管理节点,对Starlink星座中的LEO卫星进行基于其地理位置的分层管理:分组管理和分簇管理。LEO卫星选择加入覆盖自己的星下距离最近的MEO卫星管理的分组;考虑到巨型低轨星座的LEO节点众多,同一分组内的LEO数量依旧很庞大,对其采用基于地理位置的分簇方法进行分簇管理:1.在位置服务辅助下,将分组内LEO卫星划分为N个均匀的初始簇;2.根据相应规则进行合并。分层管理可以有效避免卫星节点过多导致的延时过高,层间链路过多的问题。然后,在分组分簇完成后,利用A*算法计算单个节点到分簇内其他所有节点的总跳数,选取总跳数最小的节点作为簇头。在新时隙到来时,簇头汇总簇内信息上交给MEO,由MEO整理形成全局拓扑结构信息。在汇总过程中,存在故障检测系统,以及相应的故障响应体系,保证星座网络的正常运行。本文的故障响应速度可达到分钟级,可有效提高星座网络的鲁棒性。