空间站局域网的交换体系结构对空间站局部网络的性能具有重要影响,一个好的网络交换体系结构可以保障系统正确工作,并且有效降低系统的硬件资源消耗和功耗,提高系统带宽和吞吐率。因此,空间站局域网交换体系结构将是系统研制过程中的一个关键技术。以太网技术因技术成熟,组网灵活获得广泛应用,同时AFDX (Avionics Full Duplex Switched Ethernet)又可以提供服务质量保证和硬冗余,所以本文结合实验室承担的科研项目——“空间站高性能交换机的研究与实现”,提出了一种可行的网络交换体系结构：基于MSM (Memory-Space-Memory)型24×24的三级Clos(6,4,6)交换结构。这种交换结构能够在千兆以太网的基础上,实现千兆AFDX的功能。论文首先简要介绍了交换式以太网的基本概念、技术特点,以及AFDX的相关知识、组网特征,并对三级Clos网络中CRRD (Concurrent Round-Robin Dispatching)调度算法的原理和步骤进行了深入的分析。然后给出了空间站交换结构的概要设计和数据帧的处理流程。接着给出了交换单元中调度算法和队列管理的具体设计,详细描述了基于时隙的变长CRRD调度算法(CRRD-PM (Packet Model))的实现方案与基于DPRAM的共享存储式队列管理的实现方案,并在此基础之上给出了调度与队列管理核心模块——接收中心调度器、输入调度器、匹配模块、发送中心调度器、输出调度器、入队控制器、出队控制器的FPGA实现。最后,利用Modelsim对调度与队列管理方案进行了时序仿真与验证,分析结果证明设计实现方案正确、合理、可行,达到了预期的目标。