随着社会的不断发展,人们对通信的需求已转向全球化,卫星网络由于灵活性强,覆盖范围广,不受环境约束等优越性已成为当今社会一种新的研究趋势。相对于高轨道卫星和中轨道卫星,低轨道(Low Earth Orbit,LEO)卫星具有数据传输时延小,能实现全球覆盖等优势,再加上微波、激光等大容量数据传输通信新技术的引入,具有星间链路的LEO卫星通信系统成为人们广泛关注的研究重点。然而LEO卫星网络与地面的相对运动使得星上的目的卫星并不固定,通过指定目的卫星进行路由显然不够全面,且对于大部分业务来讲,卫星与地面网路的边缘节点应该是地面信关站,因此本文将地面信关站看作LEO卫星空间网络的边缘节点,卫星与信关站之间路由看作LEO卫星路由的一部分。但考虑到LEO卫星空间网络拓扑的时变特性,星地之间的移动性,迅速增长的业务以及有限的星上资源等因素,LEO卫星路由策略研究具有很大的挑战。本文以包含信关站在内的LEO卫星空间网络为背景,在深入了解星间路由算法和星地连接关系的基础上,结合LEO卫星的运行特点,提出了一种基于信关站合并的低轨卫星路由算法(Gateway-Merged Routing Algorithm in LEO Satellite Network,GMR)。在包含地面信关站的LEO卫星网络背景下,针对星间和星地链路状态变化的非周期性,导致静态路由中拓扑时间片频繁切换的问题,该算法采用星间和星地解耦的方式进行拓扑构建,将静态路由时间片个数由乘性增加变为加性增加,减少了用于存储静态拓扑的空间,降低了拓扑切换频率;此外,由于信关站数量增多,导致星地链路(User-data Link,UDL)状态变化频繁,星地时间片有效时间过短的问题,该算法提出了一种星地时间片合并机制,避免星地拓扑频繁切换,保证UDLs在一段时间内的稳定性;同时,该算法为了应对网络的突发故障和拥塞问题,采用动态LSA的方法,按需进行全网链路状态的监测和更新,既保证了链路状态更新的实时性和算法的可靠性,还能减少路由控制信令的带宽损耗;该算法特别对传统卫星路由算法中指定信关站落地,造成的星上转发次数增加,传输路径非最优的问题,提出了一种信关站合并机制,能灵活地寻找距离数据源最近的信关站,使业务就近落地,再通过地面的大容量网络将数据转发到目的节点,充分利用卫星网络和地面网络的优势,尽快将业务转发到地面,及时释放星上资源。然后,利用STK和OPNET软件实现并仿真GMR算法,对网络层、节点层与进程层进行建模。最后,设计点对点通信和全网随机节点通信场景,将快照路由算法、LSR算法、LAOR算法与GMR算法进行对比分析,通过四种算法的时间和空间复杂度、路径稳定性、路由开销、端到端时延,丢包率等指标,分析GMR算法的总体性能。仿真结果表明,GMR算法应用星间和星地时间片解耦机制,比静态的快照路由算法减少约80%的存储空间。同时,该算法有良好的故障适应性,能以较小的路由开销迅速对故障问题做出路径的调整。该算法通过信关站合并机制,能有效减少路由计算复杂度,并能减少业务在星上转发次数,及时地释放星上资源。GMR算法能够有效地运行在本文特定的LEO卫星星座网络上,对于其他星座网络来说,该算法的设计思想也具有一定的适应性。