随着卫星通信网络技术的发展,卫星通信被广泛地应用于军事、生活、抢险救灾等各个方面。卫星根据高度分为地球同步卫星和非地球同步卫星两类,其中地球同步卫星的研究开展较早,并且已经有了广泛的应用,但是由于轨道资源有限,卫星位置日渐匮乏。非地球同步卫星的近地轨道卫星由于其轨道低、时延小,慢慢成为研究的热点。但是低轨星群网络具有节点负载有限、拓扑变化频繁、通信距离长等特点,常见的动态路由算法存在路由无法收敛、丢包严重和传输延迟较大等问题;而基于时间分片的静态路由算法灵活性差,没有处理突发情形的能力,且在大型网络中会出现分片数量过多的问题,影响算法性能。两类路由算法在卫星网络中适应性较差。软件定义网络是一种新型的网络架构,它与传统网络架构不同,将控制平面和数据平面分离,由控制平面进行路由路径的计算,数据平面完成数据流的传输,为解决卫星网络的路由问题提供了新的思路。本文将软件定义网络与卫星网络相结合,解决传统卫星网络路由存在的问题,本文的主要研究工作及创新点如下:首先,本文设计了一种软件定义卫星网络的架构。根据软件定义网络的思想,近地轨道卫星星群和地面站作为数据平面,地面控制器作为控制平面,地球同步卫星作为带外控制信道,实现卫星网络和软件定义网络的结合。并且基于软件定义网络的控制器和数据平面节点的功能,结合卫星网络组网的特点和需求,实现卫星运动计算、网络拓扑预知、流表无线通信支持等功能。其次,本文基于软件定义卫星网络架构,提出了卫星网络路由预置方法。该方法利用卫星网络的运动规律性,由控制器根据网络拓扑变化情况预先计算路由路径,并在卫星的转发路径断开前为相关卫星节点下发新的路由规则,实现主动式的流表下发。卫星节点在拓扑发生变化后按照新的路由规则转发数据报文。在路由算法方面通过合并新旧最短路径树和设置计算观测时间的方式优化路由算法的性能。流表下发上则结合了优先级和有效时间保证数据流的正确转发。第三,本文在路由预置方法的基础上提出了一种平衡链路负载的负载均衡方法。针对突发应急大数据量业务这一实际场景,首先计算出大数据量业务的最短路径,修改最短路径上的链路代价,再次计算路由以调整小数据量业务的传输路径。通过上述方式,即确保大数据量业务最短路径的专用性,同时也保证了小数据量业务的传输效率。最后,本文使用RYU 4.34控制器和Riverbed Modeler 18.6仿真软件搭建软件定义卫星网络仿真平台。本文在RYU控制器中实现了路由预置方法和负载均衡方法以及相关的拓扑预测、流表下发等功能,在仿真软件中实现了支持Open Flow协议的卫星节点,并且卫星节点可以根据导入的卫星轨道运动。在仿真实验中搭建了多个场景验证本文提出的方法的性能。实验结果表明,本文的主动式流表下发方法在时延、丢包率、吞吐量和控制开销上均优于动态路由协议方法和一般软件定义卫星网络的被动式流表下发方法,可以很好地支持大规模星群系统的通信。