空间站局域网中的交换单元对空间站内部网络的性能具有重要影响,一个好的交换单元不仅能够保障网络系统正确工作,提高交换网络整体的带宽和吞吐率,还能有效降低系统的硬件资源需求和功耗。因此,空间站交换单元是其网络系统研制过程中的一个关键技术。以太网技术因技术成熟,组网灵活而在局域网领域获得广泛应用,同时AFDX (Avionics Full Duplex Switched Ethernet)又可以提供服务质量保证和硬冗余,所以本文结合实验室承担的科研项目——“空间站高性能交换机的研究与实现”,针对基于MSM (Memory-Space-Memory)型24×24的三级clos (6,8,6)网络交换结构,对用以组成多级交换结构的各交换单元进行了具体设计,并对设计中遇到的核心技术问题进行了分析研究,给出了现阶段较为理想可行的设计结果和FPGA实现。使得该交换结构能够良好的同时支撑以太网和AFDX数据交换,构建空间高性能交换核心。作为研究背景,论文首先介绍了国际空间站已经采用的总线技术以及以太网和AFDX技术,并对各种现有的多种交换结构做了分析比较。继而针对实验室承担的项目课题,给出了空间站多级交换网络的需求分析和各级交换单元概要设计。并在第三章针对在交换单元设计中实际遇到的三个关键技术问题(时隙,调度算法和级间接口)进行了深入探讨与分析,给出了现阶段较为满意的解决方案。最后,利用FPGA仿真工具Modelsim对多个关键技术模块进行了时序仿真。并通过仿真结果分析验证了设计的正确、合理、可行,达到预期的研究目标。