随着我国深空探测活动的不断深入,天地互联互通成为保障航天任务顺利开展的关键环节。目前,地面网络普遍采用TCP/IP协议,空间网络一般使用CCSDS标准协议,两大协议体系彼此独立。为了在空间网络中使用成熟的地面通信协议,本论文开展了IP over CCSDS的协议转换方案研究,即在空间链路中使用CCSDS AOS协议来传输IP数据包,并从天地互联网络的链路层、网络层和传输层开展详细设计。在链路层方面,针对AOS协议承载IPv4数据包的问题,使用了AOS封装来解决,设计了AOS传输帧的结构;对于天地数据交互时IP数据包的长度问题,基于数据包的实际长度采取切割和拼接的操作来解决。此外,为了解决紧急信息在天地互联网络中的快速传输问题,在链路层的Mac协议中引入了数据优先级的发送方式。在网络层方面,针对航天器运动导致的链路中断、无法正常发送数据包的问题,使用了移动IP技术,弥补了常规IP技术在空间中的不足,减少了链路中断时间。在传输层方面,针对空间链路高误码率等导致的TCP协议性能下降问题,使用SCPS-TP协议来代替TCP协议,该协议在TCP协议首部选项部分扩展,在数据重传机制通过SACK、SNACK以及在拥塞控制算法上使用Vegas等手段解决了常规TCP协议在空间网络中吞吐量下降、丢包率提高、拥塞窗口较小问题。本文使用OMNe T++创建了地月网络仿真,对上述研究进行了全面验证。结果表明:从链路层来看,发送端未封装IP数据包和接收端经过AOS封装和解析之后的数据包一致,验证了AOS协议的可行性以及对于数据包处理过程的正确性,同时使用了数据优先级的仿真结果表明不同数据源的碰撞次数减少50%以上,同时使用该方式后传输时延也较之前减少了约1s;从网络层来看,使用了移动IP技术后,解决了链路中断无法发送数据包的问题,链路中断时间也减少了约3s;从传输层来看,SCPS-TP协议在吞吐量上比TCP协议提高了约150bps,拥塞窗口比TCP协议提升了15～20MSS,以上结果说明在空间网络中SCPS-TP协议性能优于TCP协议,更加适合IP over CCSDS的协议转换模式。本文天地互联转换协议设计对于我国开展近地空间和地月的信息具有一定借鉴意义,为未来对空间通信系统的探究给予了理论和技术上的帮助。