本发明涉及航天技术领域中的信息传输与处理技术，尤其涉及一种基于骨干/接入一体化网络卫星的空间信息网络天基试验系统及其工作方法。
背景技术：
空间信息网络以信息的传输与交换为基础，处理与应用为核心，以支持全空间军事与民用使命为目的，是未来大型信息网络的基础设施。空间信息网络是把各种天基系统的信息获取、信息传输、信息处理、信息分发和信息应用功能综合、集成起来，所形成的一体化网络。
空间信息网络可以克服传统卫星通信方式的弊端，大幅提升网络的应用效能，有效解决时延长、可靠性差、信息负载量大等问题，对提供大容量和高可靠性的通信业务、提升全网的资源利用率具有重要的作用。针对长时延、高动态、高误码率的空间信息传输特性，我国已对空间信息网络体系架构、信息网络化传输载荷等开展研究，但目前尚未开展天基试验，网络卫星的在轨性能尚未得到验证。
对于面向未来应用的空间信息网络，其网络卫星系统由若干骨干/接入功能一体化的网络卫星组成：网络卫星既作为网络骨干节点，支持大数据量的高速传输，又作为用户接入节点，接入大量用户。由于目前在轨空间用户暂不具备接入空间信息网络的能力，空间信息网络天基试验系统及其工作方法不能利用真实的在轨节点作为空间用户，因此，急需一种新的空间信息网络天基试验系统及其工作方法，在天基装备资源受限情况下对空间信息网络的系统功能、网络卫星系统的空间环境适应性和骨干/接入混合功能进行验证。
技术实现要素：
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种降低了天基试验系统规模，提高了天基试验的可行性的空间信息网络天基试验系统及其工作方法。
为解决上述技术问题，本发明提供的一种空间信息网络天基试验系统，包括：第一地面虚拟节点，所述第一地面虚拟节点与网络卫星系统通讯；第二地面虚拟节点，所述第二地面虚拟节点与网络卫星系统通讯；所述第一地面虚拟节点与所述第二地面虚拟节点经由所述网络卫星系统建立通信。
优选地，所述第一地面虚拟节点包括相互连接的第一通信终端及第一网关。
优选地，所述第二地面虚拟节点包括相互连接的第二通信终端、第二网关及地面网络接入节点。
优选地，所述网络卫星系统包括若干个网络卫星。
一种空间信息网络天基试验系统的工作方法，包括如下步骤：
步骤1，第一地面虚拟节点向网络卫星系统发出入网请求；
步骤2，网络卫星系统接收到第一地面虚拟节点的入网请求，并对第一地面虚拟节点进行鉴权、分配信道、发出入网许可；
步骤3，第二地面虚拟节点向网络卫星系统发出入网请求；
步骤4，网络卫星系统接收到第二地面虚拟节点的入网请求，并对第二地面虚拟节点进行鉴权、分配信道、发出入网许可；
步骤5，第一地面虚拟节点与第二地面虚拟节点建立起通信。
优选地，还包括步骤6，第二地面虚拟节点接收数据，并根据各个虚拟地面用户的目的地址，建立路径，将数据交换至对应端口，再将数据下传至各个虚拟地面用户。
与现有技术相比，本发明具有以下优势：
1)对于面向未来应用的空间信息网络，其网络卫星系统由若干骨干/接入功能一体化的网络卫星组成：网络卫星既作为网络骨干节点，支持大数据量的高速传输，又作为用户接入节点，接入大量空间用户和地面用户。通过引入2个地面虚拟节点，本发明提供的天基试验系统可对网络卫星系统的骨干、接入混合功能进行验证。
2)在目前在轨的空间用户暂不具备接入空间信息网络能力的客观条件下，本发明提供的天基试验系统通过引入第一地面虚拟节点，模拟空间用户，提高了天基试验的可行性，在天基装备资源受限情况下，能够验证空间信息网络的相关性能。
3)引入第二地面虚拟节点，模拟地面网络接入节点，可接入一个或多个地面用户，从而可对网络卫星的路由交换能力、并发多用户接入能力、多业务流服务质量保障能力等进行全面验证。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征目的和优点将会变得更明显。
图1为本发明空间信息网络天基试验系统原理图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明的核心思想在于，提供一种基于骨干/接入一体化网络卫星的空间信息网络天基试验系统，包括网络卫星系统、第一地面虚拟节点和第二地面虚拟节点，所述网络卫星系统由若干骨干/接入功能一体化的网络卫星组成，可进行用户接入与数据传输、路由与交换以及骨干传输；所述第一地面虚拟节点是模拟空间用户，作为空间信息网络天基试验系统的空间服务对象；所述第二地面虚拟节点是模拟地面网络接入节点，可接入多个地面用户。本发明提供的一种基于骨干/接入一体化网络卫星的空间信息网络天基试验系统，既可通过第一地面虚拟节点与网络卫星系统之间的信息交互验证网络卫星系统的接入、路由和交换功能，又可通过地面模拟节点2与网络卫星系统之间的信息交互验证网络卫星的骨干传输、路由与交换功能。
如图1所示，本发明提供的一种基于骨干/接入一体化网络卫星的空间信息网络天基试验系统包括：
网络卫星系统，由若干骨干/接入功能一体化的网络卫星组成，可进行用户接入与数据传输、路由与交换以及骨干传输；
第一地面虚拟节点，模拟空间用户，作为空间信息网络天基试验系统的空间服务对象；
第二地面虚拟节点，模拟地面网络接入节点，可接入多个地面用户。
所述网络卫星系统的功能包括：一方面，网络骨干节点功能，即网络卫星系统通过星间通信终端实现互联互通，实现大数据量的网络化、高速传输；另一方面，用户接入功能，即网络卫星作为用户接入节点，可接入大量用户。从路由角度出发，所述网络卫星系统功能包括：一方面，具备核心路由功能，即承担网络卫星系统内部的源端网络卫星和目的端网络卫星之间的路径规划任务；另一方面，具备边缘路由功能，即承担网络卫星系统和用户之间的无缝融合及互操作的任务。
为使本发明更易理解，以下结合附图和具体试验场景对本发明作进一步详细说明。
试验场景
利用本发明提供的一种基于骨干/接入一体化网络卫星的空间信息网络天基试验系统，验证空间信息网络的系统功能、网络卫星系统的空间环境适应性和骨干/接入混合功能的天基试验方案如下：
试验系统组成：由若干网络卫星组成的网络卫星系统；由第一地面虚拟节点模拟的空间用户A；由第二地面虚拟节点模拟的地面网络接入节点，该节点接入若干虚拟地面用户。
试验步骤：
步骤1：当网络卫星系统对第一地面虚拟节点可见时，第一地面虚拟节点所模拟的空间用户A向网络卫星系统发出入网请求；
步骤2：网络卫星系统接收到入网请求，并对第一地面虚拟节点进行鉴权、分配信道、发出入网许可；网络卫星接收到第二地面虚拟节点的入网请求，并对虚拟地面用户进行鉴权、分配信道、发出入网许可；
步骤3：第一地面虚拟节点从网络卫星系统接收到入网许可后，双方建立起通信；
步骤4：网络卫星系统接收第一地面虚拟节点传送的数据，进行路由和数据交换，完成和第二地面虚拟节点之间的数据传输；
步骤5：第二地面虚拟节点接收数据；根据各个虚拟地面用户的目的地址，建立路径，将数据交换至对应端口，再将数据下传至各个虚拟地面用户。
上述步骤1至步骤5完成了空间用户A提出数据传输申请、多个地面用户提出数据接收申请、经过网络卫星系统将数据传送至地面用户的天基试验。在该试验中所使用到的网络卫星，不仅作为网络骨干节点，支持大数据量的高速传输，也作为用户接入节点，接入大量用户，由此，该试验场景实现了对空间信息网络的系统功能、网络卫星系统的空间环境适应性和骨干/接入混合功能的验证。
综上所述，本发明提供了一种基于骨干/接入一体化网络卫星的空间信息网络天基试验系统，包括网络卫星系统、第一地面虚拟节点和第二地面虚拟节点，所述网络卫星系统由若干骨干/接入功能一体化的网络卫星组成，可进行用户接入与数据传输、路由与交换以及骨干传输；所述第一地面虚拟节点是模拟空间用户，作为空间信息网络天基试验系统的空间服务对象；所述第二地面虚拟节点是模拟地面网络接入节点，可接入多个地面用户。本发明提供的一种基于骨干/接入一体化网络卫星的空间信息网络天基试验系统，既可通过第一地面虚拟节点与网络卫星系统之间的信息交互验证网络卫星系统的接入、路由和交换功能，又可通过地面模拟节点2与网络卫星系统之间的信息交互验证网络卫星的骨干传输、路由与交换功能。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。