The space-ground integrated network (SGIN) is an important direction of future network development and is expected to play an important role in edge computing for the Internet of Things (IoT). Through integration with an SGIN, IoT applications can provide services with long-distance and wide-coverage features. However, SGINs are typical large-scale and time-varying networks for which new network technologies, protocols, and applications must be rigorously evaluated and validated. Therefore, a reliable experimental platform is necessary for SGINs. This paper presents a cloud-based experimental platform for the SGIN context named SGIN-Stack. First, the architecture of SGIN-Stack, which combines the Systems Tool Kit (STK) and OpenStack, is described. Based on this architecture, a seamless linkage between OpenStack and STK is achieved to realize synchronous, dynamic, and real-time network emulation for an SGIN, and the dynamic differential compensation technology and a random number generation algorithm are applied to improve the emulation accuracy for satellite links. Finally, an emulation scenario is constructed that includes six space-based backbone nodes, sixty-six space-based access nodes, and a ground station. Based on this emulation scenario, experiments concerning the satellite link delays, bit error ratio (BER), and throughput are carried out to prove the high fidelity of our SGIN-Stack platform. Emulation experiments involving satellite orbital maneuvers and attitude adjustments show that SGIN-Stack can be used for dynamic and real-time SGIN emulation.

中文翻译：

---

基于云的空地综合网络实验平台

空地综合网络（SGIN）是未来网络发展的重要方向，并有望在物联网（IoT）的边缘计算中发挥重要作用。通过与SGIN集成，物联网应用程序可以提供具有远距离和广域覆盖功能的服务。但是，SGIN是典型的大型时变网络，必须严格评估和验证新的网络技术，协议和应用程序。因此，SGIN需要可靠的实验平台。本文为SGIN上下文提供了一个基于云的实验平台，名为SGIN-Stack。首先，描述结合了系统工具套件（STK）和OpenStack的SGIN-Stack的体系结构。基于这种架构，实现了OpenStack与STK的无缝链接，以实现SGIN的同步，动态和实时网络仿真，并采用动态差分补偿技术和随机数生成算法来提高卫星链路的仿真精度。最后，构建了一个仿真方案，其中包括六个基于空间的骨干节点，六个基于空间的接入节点和一个地面站。基于此仿真方案，进行了有关卫星链路延迟，误码率（BER）和吞吐量的实验，以证明我们SGIN-Stack平台的高保真度。涉及卫星轨道操纵和姿态调整的仿真实验表明，SGIN-Stack可用于动态和实时SGIN仿真。并采用动态差分补偿技术和随机数生成算法来提高卫星链路的仿真精度。最后，构建了一个仿真方案，其中包括六个基于空间的骨干节点，六个基于空间的接入节点和一个地面站。基于此仿真方案，进行了有关卫星链路延迟，误码率（BER）和吞吐量的实验，以证明我们SGIN-Stack平台的高保真度。涉及卫星轨道操纵和姿态调整的仿真实验表明，SGIN-Stack可用于动态和实时SGIN仿真。并采用动态差分补偿技术和随机数生成算法来提高卫星链路的仿真精度。最后，构建了一个仿真方案，其中包括六个基于空间的骨干节点，六个基于空间的接入节点和一个地面站。基于此仿真方案，进行了有关卫星链路延迟，误码率（BER）和吞吐量的实验，以证明我们SGIN-Stack平台的高保真度。涉及卫星轨道操纵和姿态调整的仿真实验表明，SGIN-Stack可用于动态和实时SGIN仿真。构建了一个仿真方案，其中包括六个基于空间的骨干节点，六个基于空间的接入节点和一个地面站。基于此仿真方案，进行了有关卫星链路延迟，误码率（BER）和吞吐量的实验，以证明SGIN-Stack平台的高保真度。涉及卫星轨道操纵和姿态调整的仿真实验表明，SGIN-Stack可用于动态和实时SGIN仿真。构建了一个仿真方案，其中包括六个基于空间的骨干节点，六个基于空间的接入节点和一个地面站。基于此仿真方案，进行了有关卫星链路延迟，误码率（BER）和吞吐量的实验，以证明SGIN-Stack平台的高保真度。涉及卫星轨道操纵和姿态调整的仿真实验表明，SGIN-Stack可用于动态和实时SGIN仿真。