卫星通信系统凭借其应用不受地理环境限制、覆盖范围广泛、可通信距离长等优势成为全球通信领域中不可替代的重要组成部分,且构建空天地一体化的综合信息网络将是下一代互联网发展的必然趋势。本文以相控阵时分卫星网络为研究对象,研究了CCSDS制定的基于TCP/IP修改的SCPS协议的通信性能。卫星网络按照Walker星座结构建立双层卫星网络模型,借助STK仿真软件分析星间可见性,并在满足星间可见的前提下按照相控阵的轮询建链方式建立星间链路时隙表。接下来,通过OPNET网络仿真软件建立网络通信模型,对SCPS-TP协议进行仿真并给出与TCP协议的通信性能对比分析,验证了SCPS中Vegas拥塞控制和选择性否定确认(Selective Negative Acknowledgement, SNACK)机制能够有效提高星间链路中数据传输的效率。本文还针对相控阵时分卫星网络下IP层路由关键问题,在引入演化图模型的基础上提出了起点终点确知的路由遍历问题,给出基于演化图模型的两点间路由遍历算法。相控阵时分卫星网络拓扑结构的演化图模型和本文提出的两点间路由遍历算法为接下来研究相控阵时分卫星网络QoS (Quality of Service)路由问题奠定了基础。本文创新提出了一种基于蚁群优化的演化图QoS路由算法,将启发式算法中的蚁群算法应用到卫星网络中以解决最优路由选择问题。本文利用相控阵时分卫星网络拓扑结构高度动态性、周期性和可预测性的特点,构造了卫星节点信息素路由表,并定义蚁群算法中“蚂蚁”的数据结构,提出基于蚁群优化的QoS路由解决方案。该方案能够有效避免因网络拓扑频繁变化引起的蚁群算法慢收敛的弊端,信息素路由表能够将不同时隙下蚁群对网络通信质量的记忆相隔离,为网络提供了准确稳定的QOS路由；同时定向蚂蚁能够减少网络中无效蚂蚁的比例,提高连接建立成功率的同时为网络带来了更高的全局吞吐量。