随着卫星技术的日趋成熟,卫星通信技术的不断提高,卫星互联网将会提供更加普适的用户接入服务。由于卫星星座具全球覆盖的能力以及周期性轮巡的轨道特点,在此基础上建立的信息互联网,将会进一步推动全球信息便捷高效传输,进一步拉近全球用户的沟通距离,同时,卫星互联网也为我国推进网络强国建设,加快各行业数字化转型提供有力的技术支撑。为实现卫星互联网的实施与建立,本文从卫星网络的三个维度关键问题进行梳理研究,包括空间网络架构的构建,空间网络路由设计以及空间网络拥塞控制三个角度。本文从以上三个维度对如何构建卫星互联网进行问题要素分析,包括如何合理选择通信手段,如何合理构建空间网络架构以及如何合理控制卫星网络中的信息流。本文首先调研了空间网络架构的已有工作,从微波通信组网、激光通信组网和空间混合网络逐层递进探索,全面系统地对三种网络架构进行总结梳理。在大量调研的基础上,本文从多层混合网络架构及路由场景展开研究,提出了以下三个方面的主要内容:首先,本文提出了一种“激光-微波”混合式多层空间网络架构,通过将空间网络的控制层与传输层分离的架构设计,实现各种通信方式的优势互补。一方面,结合激光通信方向性好、带宽高、保密性好、抗干扰能力强等优点,以及相控阵支持下微波通信提供的灵活的连接和广泛的通信覆盖,实现优势互补,弥补单个通信手段带来的限制。另一方面,利用了高轨卫星对于多个低轨卫星的全局视野覆盖,提出了一种多层网络架构,分为控制层和转发层两层。其中控制层优先由高轨和中轨卫星组成,传输层优先由低轨卫星组成。控制层通过相控阵终端与转发层通信,实时收集转发层当前的网络状态,而转发层的卫星通过激光连接相互通信,提高通信效率。其次,本文基于上述提出的多层空间混合网络架构,提出了一种集中式路由策略来选择最优的数据转发路径,即CMOR（Centralized Multi-layer Optical Routing Strategy）。由于转发层的实时链路状态和流量状态被聚合到控制层,CMOR旨在根据这两方面的信息集中式选择最佳路径。借助最短路径算法,CMOR确定数据转发路径并相应地更新路由表。数据传输指令在任务请求与路由表对比后最终发送到转发层。综合考虑各链路的当前传输速率和各节点的消息排队状态,CMOR旨在通过控制层集中式的合理路径调度来降低整体丢包率和传输延迟,更好地处理激光空间网络中不稳定的激光链路和不均匀的流量分布问题。最后,本文仍然基于提出的多层空间混合网络架构,在已经提出的集中式光路由策略的基础上考虑了网络拥塞问题,进一步设计了一种基于主动拥塞控制的集中式路由策略来选择合适的数据转发路径,即CMOR PRO,也称为我们之前提出的CMOR路由的增强版本策略。由于转发层的实时链路速率和节点占用状态被聚合到控制层,该策略旨在集中地根据这两个信息选择最佳路径。随机因素是为避免网络拥塞而添加的关键点,它可以将流量分配到多个次优路径。借助最短路径算法,调整每个请求的随机因子后决定其数据转发路径,并相应地更新路由表。任务请求与路由表进行比对后,最终发送数据传输指令到转发层。综合考虑各链路的当前传输速率和各节点的消息排队状态,可以降低整体的丢包率和传输时延。与随机因素调整一起,这种集中路径调度可以减轻网络拥塞并以其低计算复杂度保证整个网络的通信服务质量。该系统与其他方法进行了综合对比,得到了更好的丢包率或传输时延的实验结果,证明了以上空间网络架构及路由技术的可行性,为未来空间网络建设提供了可靠技术支持。综上所述,三项研究内容由浅入深,逐层递进,以网络架构设计为基础,逐步考虑更多的空间网络影响因素和实际问题,设计更加合理的路由策略,针对上述三个具体的关键研究问题给出了对应的优化设计,体现了学术研究的纵深度和扩展性,为下一代空间网络建设提供一定的理论依据和技术支撑。