为了满足人们日益增长的通信需求,并伴随着人类探索和利用外层空间能力的不断提升,通信网络技术正在从地面系统向近地空间和外层空间扩展。空间通信的首要任务之一是建立天地数据业务传输链路,为了解决天地激光通信链路建立中遇到的地面激光通信站成本高昂、大气层对光的折射和吸收等问题,人们提出利用临近空间中继平台和毫米波技术来辅助转发的解决方案。利用毫米波作为主要链路的临近空间浮空网络本身也能够作为地面网络的有益补充,具有特定优势。毫米波链路具有通信容量大、保密性好、传输质量高、全天候通信的优点,但是在遭遇恶劣天气时会有严重的信号衰减,导致链路质量下降,严重时会造成丢包率上升等问题。在物理层通过波束跟踪瞄准、提高发射功率、引入协作通信机制、优化通信算法等方法不能完全解决浮空平台网络遇到的问题。针对临近空间中继转发平台的功能需求,本文通过研究临近空间毫米波汇聚转发系统相关技术,从链路层提出了一种临近空间毫米波分组网络中的系统设计方案。本文提出的系统设计方案支持毫米波端口与激光端口之间的双向交换与转发,能够区分不同业务的优先级,并且支持以太网虚连接技术。同时,针对毫米波端口一侧的链路层成帧问题,对MAC成帧技术进行了研究与分析,并此基础上提出了一种适用于毫米波物理收发设备的MAC设计方案。为了能够在无卫星授时条件下为临近空间网络节点和相关地面节点提供定时服务,对IEEE 1588精确时钟同步协议进行了研究与分析,结合本文提出的MAC设计方案,提出了一种适用于毫米波分组转发网络的时钟同步系统。结合临近空间下的工作环境及毫米波的传输特性对毫米波平台的链路的动态性进行了分析与阐述。针对动态性环境下高优先级业务的服务质量保障问题,为了向高优先级的业务提供确定性的服务,结合令牌桶技术,提出了一种基于改进型令牌桶的自适应流量控制机制。并对本文提出的自适应流量控制机制进行了仿真验证与分析,证明该机制能够在链路质量较差时为高优先级业务提供服务质量保障,并且在链路质量较好时还能够提高带宽资源的利用率。本研究从链路层提出了一种临近空间毫米波分组网络系统设计方案,为课题的具体实现奠定了理论基础;结合对毫米波链路的动态性研究,提出了一种自适应流量机制,能够为系统中高优先级业务提供较好的服务质量保障,具有潜在的应用价值。