北斗三号导航系统开展了激光星间链路的在轨实验,根据激光星间链路的特性,提出了空间骨干网的构想。本文以该骨干网为切入点,分析了现有北斗三号星间链路的网路吞吐量,提出制约网络性能的最主要瓶颈在于星地链路的传输能力。针对高速星间链路网络拓扑优化的问题,以实现星地链路与星间传输链路的网络吞吐量匹配为目标,研究空间信息网络激光星间链路拓扑及星地链路分配方案的设计,提出了基于网络吞吐量优化的北斗激光链路网络拓结构方案。该方案以星间链路网络吞吐量最大化为目标,以网络间最小跳数为约束,建立了激光星间链路网络模型。并在此基础上,考虑MEO与地面基站、LEO、IGSO以及其他MEO之间可见性,选择合适的节点与地面基站建链,通过一种基于最久可见性的最小跳数Dijkastra算法进行搜索,实现链路分配。仿真结果表明,经过该算法的链路分配方案能够实现星地链路与星间链路的数据吞吐匹配,解决了星地传输瓶颈问题,提高了网络吞吐量。论文主要工作内容总结如下:1.分析了导航卫星星间链路体制现状,研究了激光星间链路系统工作原理,研究了星间网络拓扑结构,为制定与评估激光星间链路网络打下基础。2.分析了导航星座建链约束与骨干网络设计,以星间、星地可见性为主,兼顾分析了星间距离与星间方位角、俯仰角,提出了设计激光星间链路的建议。最后,对未来北斗星间激光链路提出了两种网络拓扑结构,以星间跳数、时延为标准比较分析了他们之间的优劣势。3.提出了下一代北斗系统空间网络的构想,以星间高速激光链路为骨干网,通过低中高混合星座的结合,充分发挥北斗星间激光链路的优势。首先以IGSO作为信息路由中转节点,将MEO的业务数据传输到地面站,但仿真结果不理想,提出了制约其吞吐量的主要因素;接着提出了改进方案,将部分MEO卫星接入地面站,以两种拓扑结构进行仿真,分析了其吞吐量,同时提出了一种基于最久可见性的最小跳数Dijkastra算法进行路由搜索算法,最后提出了制约网络性能的最主要的瓶颈,并给出了相应的解决方案。提出星间拥塞控制的方法,并对其做了仿真,给出针对不同需求运用不同拥塞控制方法的结论。