卫星通信网络作为空间信息网络的重要组成部分,相较于地面网络,在实现对全球的无缝覆盖、网络抗毁性、扩展性,以及对地理环境和距离远近的敏感性等方面具有诸多优势。有效结合不同轨道高度上不同类型卫星的通信性能优势,建立多层混合轨道卫星通信网络系统,可以支持未来空间信息网络为航天、导航、远洋通信、应急救援等重大应用提供大容量、高质量、高可靠性和多样化的通信服务。因此构建多层卫星通信网络系统成为未来空间信息网络的关键,已经越来越多的引起国内外科研工作者的广泛关注。本文首先针对现有多层卫星网络结构中为保证网络的强稳定性,要求在每对存在“视距可见”的层间卫星上安装相应的层间链路收发设备,用于建立不同的层间链路,从而导致卫星整体设计实现难度加大,并且所形成的网络拓扑结构非常复杂,针对这些问题,本文以减少层间链路建立数目为原则,基于分组的思想,对LEO/MEO双层卫星网络提出了一种新的网络结构模型;其次针对现有典型的星间路由协议中均存在的拓扑信息汇总复杂、通信开销大、对多层卫星网络拓扑变化频繁的适应性差、路由计算复杂等问题,本文在SGRP星间路由协议的基础上,提出基于层间切换数据预存储和信息分段传输的LEO/MEO双层卫星网络路由协议:通过预存储的层间切换相关数据,完成对LEO卫星的分组和MEO卫星管理权限的划分,各LEO卫星组各自汇总其组内拓扑状态信息,进行组内路由表的建立,当转发信息超出路由表范围时,转发给对应的MEO卫星管理者处理;同样各MEO卫星通过交互其管理权限数据,汇总全网拓扑状态信息,建立MEO层内各节点路由表。通过利用STK卫星视景仿真工具和OPNET网络仿真工具,对本文提出的LEO/MEO双层卫星网络结构的稳定性和星间路由协议的性能进行仿真分析。采用STK工具得到LEO/MEO双层星座结构和相应的层间卫星可见性数据,对该数据采用层间切换算法进行处理,可以得到LEO卫星和MEO卫星的预存储数据;采用OPNET工具建立本文所需的网络结构和星间路由仿真模型。实验结果表明:本文所提出的基于分组思想的LEO/MEO双层卫星网络结构是稳定的;同时,通过和SGRP星间路由协议进行的性能对比,本文所提出的星间路由协议具有更小的端到端传输时延和更低的丢包率。