星上处理是卫星通信重要的技术之一，异步传输模式(ATM)是一种重要的星上交换处理模式。 论文首先分析和比较了当前用于星上处理的几大关键技术。基于ATM交换，提出了一个基于GEO条件下的星上处理系统，讨论了能够满足星上ATM交换通信系统的多址接入方式，提出了适合于星上ATM交换的网络协议格式和内部信元格式，研究了交换单元的组成结构和I／O接口。论文分析了接纳控制法(Call Admission Control)算法，并进行了改进与仿真，仿真结果表明了新算法改善了统计复用增益、链路利用率、信元丢失率及可连接信源数等性能，更适于星上ATM交换系统。论文分析了TCP应用于卫星通信时的主要问题并提出了改进方案，分析了类Iridium系统的LEO卫星网络环境下，包括Tahoe、Reno、Newreno、Sack、Vegas五种TCP拥塞控制策略的性能并进行了仿真分析，仿真结果表明Vegas算法可以较好地预测网络拥塞状况，拥塞窗口(cwnd)控制较为平稳。本文的研究工作对星上交换和星上处理技术研究具有参考价值。