多层卫星网络通信资源丰富,具有潜力巨大的开发空间,但同时代表着拓扑结构更为复杂,需要考虑多种因素。随着卫星互联网时代的到来,大规模低轨卫星星座基础上的多层卫星通信面临着系统资源难以充分利用的问题,如何充分利用多层卫星系统的路由与时频资源已成为卫星通信领域的研究热点,因此对多层卫星通信系统进行资源协同管理策略的研究具有重要意义。论文在研究多层卫星通信系统的路由策略和资源管理策略的基础上,提出了基于预设阈值的最小时延路由策略、基于ARIMA（Auto Regressive Integrated Moving Average）模型效能均衡的资源预留算法以及重分配星上空闲时隙的时频资源分配算法。本文的主要研究内容和创新点如下:（1）提出了一种基于预设阈值的最小时延路由策略,根据多层协同通信需求提出了低轨卫星单层路由节点数阈值、中轨卫星接入流量阈值和高轨卫星暂时占用时间阈值,针对短距离域内通信和长距离域间通信具体设计了路由选择规则和链路切换规则,在搭建完成GEO/MEO/LEO三层卫星网络仿真模型的基础上,研究并分析了路由策略的可行性和优越性,仿真验证了路由方案具有较好的时延性能。（2）提出了一种基于ARIMA模型效能均衡的资源预留算法,依据卫星节点流量自相似特性预测出未来时刻星上流量变化趋势,引入弹性扩展资源提前预留合理的频谱资源,同时制定合理的评估指标体系,效能评估资源分配方案对系统的性能影响,最终得出性价比最高的频谱分配方案。仿真验证了季节性ARIMA模型的流量预测效果,在此基础上的资源预留方案也取得了较好的效能评估结果,在资源利用率和阻塞率等性能都有显著提高。（3）提出了一种重分配星上空闲时隙的时频资源分配算法,将星上资源分配问题抽象为二维矩形资源块排列问题,依据经典BL（Bottom-Left）矩阵排列原则进行优化,结合卫星通信频谱特点,制定符合优化资源利用率要求的排列规则,并运用遗传算法求解最优矩形排列顺序问题,从而得出充分利用空闲资源的资源调度方案。仿真验证了资源分配方案在资源利用率与配置成功率等方面具有较好的性能。