随着网络技术和空间技术的飞速发展，人们对太空系统的需求和期望值不断提高。卫星网络种类不断增加，系统功能日趋完善，但同时也形成了各个卫星系统自成体系的不利局面。这迫切需要我们合理地长远规划，使得卫星总体资源分布趋于合理，防止航天设施重复建设。最为有效的解决途径就是建立适合我国的天基信息网结构，其目标是实现航天测控、通信数据的综合传输与交换，简化空地设备与任务保障系统，为航天任务的动态调控与国际合作奠定基础。 本文分析影响天基网络性能的各项因素以及它们之间的相互关系，重点论述天基信息网的体系结构和路由交换技术。通过对天基网络性能的分析，用“最优相对相角”方法设计适合我国的全球无缝覆盖的LEO／MEO双层天基信息网体系结构模型。根据天基环境的不利因素和有利特征，研究Akyildiz和Ekici提出的MLSR多层星座“强连接”模型，并针对MLSR“强连接”模型复杂性高的缺点，提出“弱连接”的MLCN模式构建多层星座卫星网络。研究采用结构化路由方式的详细路由表计算流程，针对已有的单准则静态层选择策略的缺点，提出动态混合层选择策略，即将路由生存时间和时延指标同时作为结构化路由算法层选择策略的依据；讨论天基信息网路由交换的实现途径，给出在天基中采用IPv6的MPLS体系实现方法，提出一个针对LEO／MEO双层卫星网络的多播路由解决方案。