为实现万物互联的时代发展需求,传统地面网络仅能实现全球表面30%的面积覆盖,已经无法满足需求;然而,随着航天与卫星技术的进步,卫星系统有望实现全球通信无缝覆盖。中、高轨卫星系统由于存在长时延、高误码等特征无法满足低延时等服务质量需求,而低轨卫星系统有望解决这些问题。如今,低轨卫星系统正成为全球太空“互联网”的竞争场地,受到民众与资本市场的关注日益增加,且有望上升成为重要的国家战略。为了实现广覆盖、低时延、高可靠的空间信息传输,确保通信质量与连接的持续、稳定性,本文针对基于低轨卫星系统的高动态拓扑表达的设计及路由方案进行深入研究,其具体内容如下:首先,为满足多样化业务提供差异化服务需求,提出了低轨卫星网络场景下面向服务的微服务池化路由架构。针对当前低轨卫星网络动态拓扑表达的不精准与信息交互冗余等问题,提出了新的拓扑存储数据结构与拓扑变化校准机制。该数据结构与机制下,拓扑变化信息的存储与交互的网络开销明显降低。其次,针对低轨卫星网络中服务度量模型的不精准与度量方法的不合理,提出了服务颗粒化(微服务)思想。依据“结构决定功能”的物理法则,重新设计了基于线程缓存的分类加权公平队列模型,并重新定义现有路由度量模型与算法。该路由度量模型将传统服务度量指标(如:时延、带宽等)转化为可查表的微服务颗粒(如:链路传播延时、排队延时、可伸缩带宽、剩余带宽等)。微服务颗粒可分为周期性与非周期性颗粒,其中针对非周期性服务颗粒采用深度学习、概念漂移等技术进行表格化处理。最后,针对提出的微服务度量模型,需要适当调整路由策略。根据微服务颗粒与服务需求优化路径的目标函数、负载均衡策略、重路由策略。在以铱星系统为参照的星座模型下,完成针对基于低时延实时业务路由算法的对比仿真(对比算法包括:ASMR、UMR、DRA等),其结果表明新路由架构具有更好的性能,以及更具挖掘网络服务的能力。