网络技术的迅猛发展使得天地一体化互联网络成为通信网的必然发展趋势,为了实现天地通信,网关成为其不可缺少的组成部分。在地面网络中,多采用TCP/IP协议来实现网络通信,同样可将TCP/IP体系应用于空间通信,实现天地一体化互联网。本文分析了地面网络现有TCP协议的主要机制和空间链路的特点及其对TCP性能的影响,提出一种应用于天地一体化网络中的协议转换网关方案。首先,是将划分TCP连接解决方案中的TCP Splitting技术和端到端的TCP改进方法相结合,通过网关将一个TCP连接分成三段,在地空局域网部分使用TCP Reno协议,在卫星链路部分使用改进的TCP协议,改进的TCP协议主要采用接收端驱动的流量控制机制克服卫星链路长时延问题;其次,在网关传输层改进的基础上,对链路层进行改进,借鉴传输层差错重传思想,设计一种称为S-ARQ(Space-Automatic Request for Repetition)的差错控制机制,克服卫星链路高误码问题,传输层与链路层的改进相结合,成为一种网关协议跨层设计方案;最后,在OPNET软件上搭建了仿真平台,分别对网关传输层改进、网关链路层改进以及两者相结合的网关协议跨层改进方案,进行了仿真验证,并且仿真结果与美国专利产品SkyX的实验结果作比较,在空间环境下,传输层和链路层改进方案与SkyX对传输层性能提高相当,而网关协议跨层设计有更好的性能提高,说明网关方案适用于天地一体化互联网络。