综合路由

关键词： 机房

综合路由（精选十篇）

综合路由 篇1

铁通公司互联网机房是与铁通公司互联网一起发展起来的, 经历了从无到有, 从少到多的发展过程, 为公司业务发展和收入增长发挥了重要的支撑作用, 随着业务发展和用户规模的扩大, 也暴露出了原有机房的局限性, 制约了业务支撑能力的发挥, 主要表现在以下方面:

机房电源线, 信号线, 引入光电缆交织布放, 互相间引入电磁干扰, 扩容业务散放的2M线, 尾纤没有收容整理, 没有统一标识, 为后期维护带来不便, 易造成人为故障。

机房信号线端到端连续, 在维护和处理故障时, 只能中断业务, 不利于提高维护效率及业务扩展。

没有按业务及接入级别分区, 混乱。机房容易超温。这些实际存在的问题在现阶段已成为制约业务发展的瓶颈, 我们需要应用更为先进的布线管理系统对机房的布线进行升级换代, 适应公司发展和提高用户服务质量的实际需求。

通信机房内现场实拍, 见图一:

以上图片摄于机房活动地板下, 比较零乱。

综合布线系统是一套用于建筑物内或建筑群之间为计算机、通信设施与监控系统预先设置的信息传输通道。它将语音、数据、图像等设备彼此相连, 同时能使上述设备与外部通信数据网络相连接。综合布线系统应用高品质的标准材料, 以非屏蔽双绞线和光纤作为传输介质, 采用组合压接方式, 统一进行规划设计, 组成一套完整而开放的布线系统。该系统将语音、数据、图像信号的布线与建筑物安全报警、监控管理信号的布线综合在一个标准的布线系统内。

综合布线的硬件包括传输介质 (非屏蔽双绞线、大对数电缆和光缆等) 、配线架、标准信息插座、适配器、光电转换设备、系统保护设备等。综合布线系统的特点采用星型拓扑结构、模块化设计的综合布线系统, 与传统的布线相比有许多特点, 主要表现在系统具有开放性、灵活性、模块化、扩展性及独立性等特点。

二、机房布线的路由选择

机房布线的信息点数量多, 而且在机房运行过程中, 随着计算机和网络设备的增加, 会随时要求增加信息点。因此, 路由设计应充分考虑扩展性。在路由选材上, 首先应尽量采用金属材料, 不宜采用PVC管材。通过金属管道的良好接地可减少干扰, 并提高机房的线路防火等级。同时, 采用金属线槽作为路由材料, 可充分利用线槽扩展性好, 容易增加线缆的特点。对于线槽的布置, 一般围绕设备进行布置。在目前机柜使用越来越普遍的情况下, 可以考虑和成排的机柜平行布局。一般每排机柜布置一条线槽, 也可以两排相邻机柜中间走道上公用一条线槽, 前一种模式更为理想一些。对于有活动地板的机房, 通常的做法都是将线槽安装在活动地板下。但随着高端机房中地板下送风的精密空调的普遍采用, 这种模式暴露出不少问题。由于设备在机房内成排布置, 因此每排设备都在地板下配置了线槽, 一般线槽的高度在50~l00mm, 而活动地板的敷设高度只有300mm左右, 从而影响到空调风道的通畅。线槽越多, 送风效果越差 (地板下还往往有强电线槽) 。而且线路特别是强电线路在活动地板下布置还增加了火灾隐患, 电气故障可能引发火源, 同时在地板下的火情不易被迅速发现, 即使配置了常规的消防感温感烟探测器, 由于地板下的送风, 反映并不迅速。已经有多起火灾事故是从活动地板下发生的。因此, 现在不少机房特别是电信行业, 普遍采用上走线的路由模式。采用上走线需要有设备布局的配合, 这种布局主要适用于标准机架式布局的场合, 而且机柜的尺寸特别是高度应基本一致, 才能保证美观。上走线采用线槽。线槽有两种安装模式:支架吊装在顶上、支架支撑在地面上。支撑在地面上容易发生支架和机柜的打架, 在设计时应注意。

三、综合布线管理系统要求

对设备间、电信间、进线间和工作区的配线设备、缆线、信息点等设施应按一定的模式进行标识和记录, 且需符合下列规定

3.1综合布线系统工程宜采用电脑进行文档记录与保存, 简单且规模较小的综合布线系统工程可按图纸资料等纸质文档进行管理, 并做到记录准确、及时更新、便于查阅;文档资料应使用中文。

3.2综合布线的每根电缆、光缆、配线设备、端接点、接地装置、敷设管线等组成部分均应给定唯一的标识符, 并设置标签。标识符应采用相同数量的字母和数字等标明。

3.3缆线两端都应该标识, 两端标识应该相同。

3.4设备间、电信间、进线间的配线设备宜采用统一的色标区别各类业务与用途的配线区。

3.5所有标签应保持清晰、完整, 并满足使用环境要求。综合布线系统相关设施的工作状态信息应包括:设备和缆线的用途、使用部门、组成局域网的拓扑结构、传输信息速率、终端设备配置状况、占用器件编号、色标、链路与信道的功能和各项主要指标参数及完好状况、故障记录等, 还应包括设备位置和缆线走向等内容。

四、管理系统配置原则

上述管理内容的实施, 将给今后布线工程维护和管理带来很大的方便, 有利于提高管理水平和工作效率。特别是较为复杂的综合布线系统, 如采用计算机进行管理, 其效果将十分明显。目前, 市场上已有商用的管理软件可供选用。

综合布线的各种配线设备, 应用色标区分干线缆线、配线缆线或设备端点, 同时, 还应采用标签表明端接区域、物理位置、编号、容量、规格等, 以便维护人员在现场一目了然地加以识别。在每个配线区实现线路管理的方式是在各色标区域之间按应用的要求, 采用跳线连接。色标用来区分配线设备的性质, 分别由按性质划分的配线模块组成, 且按垂直或水平结构进行排列。

综合布线系统使用的标签可采用粘贴型和插入型。电线和光缆的两端应采用不易脱落和磨损的不干胶条标明相同的编号。

五、走线管理

5.1管槽的标识管理.管槽需要进行管理, 标识可以使用粘贴式标签和插入式标签卡。粘贴式标签适合于密闭管槽, 插入式标签卡适合于开放式托架。标签卡并可轻松卡接在桥架的侧面和底部以不同颜色区别不同类型的缆线, 也可根据用户的要求印上工程名称及缆线的型号等, 使缆线管理更灵活、美观、方便。管槽标识要求见如图二所示。

开放式桥架标签卡的设置位置如图三所示。

5.2机柜和机架的选型和标识机柜机架的选型与后期的缆线管理维护密切相关。在项目设计之初要充分考虑。在配线密集场合, 建议使用开放式机架, 如选择机柜需要在充分考虑宽度和深度, 易于整理电源线和数据缆线。

5.3理线器及其他捆扎附件理线器分为垂直理线器和水平理线器。在布线工程中通过垂直缆线管理器和水平缆线管理器实现对机柜或机架空间的整合, 提升缆线管理效率, 使系统中杂乱无章的跳线管理得到很大的改善。水平理线器主要用于容纳内部设备之间的跳线。垂直理线器分机柜内和机柜外两种, 内部的垂直理线器主要用于管理机柜内部设备间的跳线, 一般配备滑槽式盖板;机柜外的主要用于管理相邻机柜间的跳线, 一般配备可左右开启的绞链门。通常在每对机架和每排机架两端安装垂直缆线管理器, 垂直缆线管理器要求从地板延伸到机架顶部。

在放置光纤配线单元的机柜或机架中, 缆线管理器不仅要满足缆线管理的要求, 还必须满足光纤的最小弯曲半径要求。捆扎带的选择:捆扎带可以分为活动式或固定式, 材料有塑料捆扎带和尼龙捆扎带。通常采用宽带扣或尼龙粘扣带优于固定式捆扎带, 有利于对缆线的保护。建议采用尼龙粘扣捆扎带, 耐酸、碱, 不易老化。

六、布线管理系统验收

管理系统应满足要求下列要求:

6.1管理系统级别的选择应符合设计要求。

6.2需要管理的每个组成部分均设置标签, 并由唯一的标识符进行表示, 标识符与标签的设置应符合设计要求。

6.3管理系统的记录文档应详细完整并汉化, 包括每个标识符相关信息、记录、报告、图纸等。

6.4不同级别的管理系统可采用通用电子表格、专用管理软件或电子配线设备等进行维护管理。要对所有的管理设施建立文档。文档应采用计算机进行文档记录与保存, 简单且规模较小的布线工程可按图纸资料等纸质文档进行管理, 并做到记录准确、及时更新、便于查阅、文档资料应使用中文。

布线系统要严格地验收测试, 并要保证每一项应用协议的合格通过, 不仅仅是某一种应用协议的通过。这一点尤其值得强调, 因为一些用户在验收时不细致, 仅仅停留在“通与不通”的层面上, 特别是机房施工, 在重要时段无法优质地承载高级的网络应用, 就会造成巨大的经济损失。

七、结语

本文分析了铁通互联网机房目前现状及存在的实际问题, 并综合各电信运营商机房布线特点提出的整改意见及实现方法, 需要在机房整改过程中加以落实及验证。但是铁通机房目前存在的这些问题确需加以重视并在整改过程中加以克服, 为铁通互联网用户提供高速稳定的网络接入打下坚实的物理基础。

参考文献

[1]李京宁主编。网络综合布线北京:机械工业出版社2008, 12

低端路由器与高端路由器的综合对比 篇2

“为什么一样的功能，这款路由器这么贵，另外一款又这么便宜”、“为什么思科的路由器这么贵?而TP-LINK的这么便宜?”、“这两款路由器的主要参数都一样，为什么性能却相差这么远?” 对于这些问题，我们都必须从路由器的基本原理谈起：

路由器的工作原理：

最简单的网络可以想象成单线的总线，各个计算机可以通过向总线发送分组以互相通信。但随着网络中的计算机数目增长，这就很不可行了，会产生许多问题：

1、带宽资源耗尽。

2、每台计算机都浪费许多时间处理无关的广播数据。

3、网络变得无法管理，任何错误都可能导致整个网络瘫痪。

4、每台计算机都可以监听到其他计算机的通信。

把网络分段可以解决这些问题，但同时你必须提供一种机制使不同网段的计算机可以互相通信，就是促生了路由器这种设备：高端路由器工作在IP协议网络层，用于实现子网之间转发数据。路由器一般都有多个网络接口，包括局域的网络接口和广域的网络接口。每个网络接口连接不同的网络，低端路由器中记录有每个网络端口相连的网络信息。同时高端路由器中还保存有一张路由表，它记录有去往不同网络地址应送往的端口号。Internet用户使用的各种信息服务，其通讯的信息最终均可以归结为以IP包为单位的信息传送，IP包除了包括要传送的数据信息外，还包含有信息要发送到的目的IP地址、信息发送的源IP地址、以及一些相关的控制信息。当一台路由器收到一个IP数据包时，它将根据数据包中的目的IP地址项查找路由表，根据查找的结果将此IP数据包送往对应端口。下一台IP路由器收到此数据包后继续转发，直至发到目的地。路由器之间可以通过路由协议来进行路由信息的交换，从而更新路由表。

影响路由器性能的因素：

经过上面的介绍，也许大家还是不怎么了解低端路由器的工作情况，其实没关系，这个也不是我们的目的，我们主要还是为了跟大家说明，路由器的工作原理决定了它必须使用芯片来完成一些必要的判断和数据包的转发，而这个工作是交由一个处理器来完成，各种有待处理或者处理好的数据包则存在内存里面，因此，处理器的工作频率和内存容量很大程度上决定着一款高端路由器的性能，

但是，路由器的性能也不能完全看处理器频率和内存容量，处理器用得差路由器性能好不了，但反过来处理器好了路由器性能却不一定好;处理器主频只是处理器的一个性能指标，其总线宽度(16位还是32位)、Cache容量和结构、内部总线结构、是单CPU还是多CPU分布式处理、运算模式等指标，都会影响处理器性能。几乎所有路由器采用的都是通信专业RISC CPU，所以“采用通信专业RISC CPU”相当于什么都没说，关键要看这颗CPU到底用的是什么内核，内部结构如何。内存也是一样，内存容量大小并不决定一切，如果负载不大，那么4M的内存和8M的内存在使用时也许效果并不会有多大区别，所以根据内存的大小来绝对评判路由器性能并不科学(当然内存容量大还是有好处)。

决定路由器档次的指标：

虽然上面已经说了，处理器和内存很大程度决定路由器性能，不过，决定一款高端路由器档次的指标却不是它们，这也是为什么在产品的主要参数中经常看不到有标出这两个参数，那么一般是用什么来衡量一个路由器的档次呢?一种说法就是负载能力，通俗一点也叫带机数量。不过，带机数量并不是一个标准化的数据量，它要根据实际的使用情况来衡量，例如网吧里所有人都在埋头上网聊天、游戏，而且几乎所有数据都通过路由器WAN口，所以负载很重;但如果是一个企业网，大部分人都在忙着搞设计、写报告、做计划，同一时间只有小部分人在用网络，而且大部分数据都是在企业网内部流动，所以高端路由器负载很轻，那就可以同时负载比较多的客户端。如果是说最大负载253台，那就没什么意义了，因为DHCP最大可以分配的IP地址数是254个，减掉低端路由器自己用掉的一个就是253个，这种不能称为指标，基本上是在唬人。所以，我们要看一款路由器的实际负载能力，而不是理论负载能力。

综合路由 篇3

其实，对于路由器产品来说，它们之间也有很多不同。对于某些人看来，有线是千兆的最好，USB是3.0的最好，无线是双频的最好，而网件R6300则是这样的“私人定制”产品。当拿到这款产品时。第一感觉就是包装规整，产品和配件的做工很细致。其次，这款路由器采用立式设计，机身以黑色为主色调，而平整光亮的正面则给人一种“电磁炉”式的既视感。另外，这款路由器背面布满了的三角形孔洞，能有效增强散热效果。最后，在当我们接通电源时，正面中央的LOGO和底部的状态指示灯还会发出炫彩的光芒。

如果说一件产品的“大气上档次”是从外面来判断的话，那么网件R6300路由器的高端成分，就得看看它强大且易用的功能了。当移动硬盘外接到它的USB接口后，我们无需任何设置即可通过无线局域网在手机上直接访问数据其中的数据。如果外接了USB打印机，那么通过简单的界面管理后，也可以实现多台电脑同享一台打印机的功用。可以说，这台路由器要是落在技术宅手中，那就是一个小型“服务器”。再者，网件R6300的性能也是不容小觑的：作为一款搭载802.11ac芯片的双频无线路由器，使用5GHz进行无线传输可承载更大的数据传输量；而它的6根内置天线，哪怕用户住的是别墅，也能保证信号强度。在经过测试我发现，即使在有多设备接入的情况下，这款路由器也能保持很好的稳定性。endprint

综合路由 篇4

网络正从地面向空中和水下延伸。早期的卫星主要是静止轨道(GEO)卫星,仅为地面提供简单的数据中转服务。随着具备星上感知/处理/控制功能及星际链路的各种类型卫星的出现,构造自成体系的具有信息获取、传输和处理功能的卫星综合信息网成为可能,并正成为一个重要的发展方向。

通常将多颗中轨道(MEO)或低轨道(LEO)卫星分布在相似或互补的轨道上形成星座,以获得比单颗卫星更强大的覆盖能力。上世纪90年代末期,利用不同高度的卫星建立多层卫星网络被提上议事日程,如何将众多的卫星组织成一个高效的网络成为重要的研究课题。

已经提出的一些卫星网络主要为地面终端提供通信中继服务,因此多采用骨干网加接入网的模式[1,2]。GEO和/或MEO因覆盖范围广用作骨干网,LEO因通信质量好用来接入地面终端,LEO通过与视距内的所有高轨道卫星建立星间链路接入骨干网,形成有明确功能区分的层次结构。这种结构利用高轨道卫星实现远距离通信,通信延迟长;卫星需装备较多的链路转发设备,增大了卫星载荷;高轨道和低轨道卫星之间可视时间短,星间链路切换频繁。

与单纯用于通信的卫星网络不同,卫星综合信息网中每个节点都是一个信息采集和处理的单元,网络中的各项任务(如导航、定位、侦察、资源探测等)均需要多个节点协同完成。这一类分布式协同网络要求较低的通信延迟和稳定的通信服务保障。

本文在综合考虑网络的通信性能、复杂性和健壮性等因素的基础上,提出一种由GEO、MEO和LEO卫星组成的结构简洁的卫星综合信息网架构,设计了该架构下的路由算法。在OPNET仿真平台上的实验表明,所设计的卫星综合信息网通信性能稳定,具有较好的通信承载能力和应对节点失效的能力。

1 卫星综合信息网络的拓扑结构设计

卫星综合信息网是集信息采集、传输和处理于一体的移动自组织网络。与一般的移动自组网不同:a.所有卫星均按预定轨道周期性运动;b.卫星之间采用无线点到点方式通信,而不是常见的无线广播通信。由于卫星的相对位置一直在变化,而星间链路的建立需要满足一定的条件,且建立时间较长(分钟量级),因此保证卫星网络具有稳定的拓扑成为确保网络可靠通信的关键。其次,每颗卫星的设计载荷都是有限的,在保证通信性能的前提下减少链路转发设备,就可以增加其它有效载荷。

由于不同高度的卫星只有部分时间是可视的,同一个星座中的卫星有可能因为运行规律相同而在某些节点间存在永久性链路,因此我们首先研究单层卫星的星座模型参数和拓扑构造,然后设计不同层卫星网络之间的连接。

1.1 单层网络的拓扑结构设计

与GEO卫星之间总是保持相对静止不同,MEO和LEO卫星由于运行高度低,同层卫星之间一般存在相对运动。目前MEO和LEO的星座设计主要有近/极轨道和倾斜圆轨道两种。倾斜圆轨道星座由于结构对称、覆盖均匀而有许多优良特性,其中walker delta星座因设计简单成为应用最多的星座结构。

在walker delta星座中,所有卫星均匀分布在若干个倾斜的圆形轨道面上,同一个轨道面内的卫星均匀分布且相对静止,相邻轨道面上的卫星有相对运动。文献[3]研究了相邻轨道面上的相邻卫星之间存在(可变长度)永久链路的条件。图1为由16颗MEO卫星组成的walker delta星座展开成平面的部分拓扑图,其中MEOij表示第i个轨道面上的第j个卫星,卫星间的永久性链路用连线表示。

为避免星间链路的切换,设计满足永久性链路条件的walker delta星座参数是必要的。文献[4]给出了一种适合我国未来全球战略需求、覆盖性好且卫星数量较少的walker delta星座模型。我们应用[3]和[4]的部分研究成果,以优化单层网络节点分布、提高网络运行效率为目标,利用卫星仿真工具STK设计了满足永久性链路条件的MEO和LEO星座参数,如表1所示。

利用轨道内和轨道间永久链路建立卫星间的连接,就得到了MEO层和LEO层的网络拓扑为图2所示的二维环绕结构。

对于相对静止的GEO卫星,通过星间链路连接相邻卫星形成环状结构是一个自然的选择。为解决单环结构平均路径长和可靠性低的问题,采用图3所示的带弦环状结构,利用弦链路缩短平均路径长度和提高网络健壮性。

1.2 层间连接的设计

利用跨层链路设计三个单层网络之间的连接需要考虑以下问题:a.链路的持续时间,由于跨层链路都不是永久链路,因此减少链路切换是首要考虑的问题;b.链路的数量,层间连接的数量反映了两层网络之间的耦合度,较大的耦合度有利于提高网络的健壮性,但也增加了网络的复杂度和跨层信令开销;c.链路的分布,层间连接的均匀分布有利于优化跨层通信的平均延迟和减少通信瓶颈的出现。

为建立均匀的层间连接,我们采用分簇连接的方法。基本思想是将地球表面划分成若干不重叠的区域(仿真时按经度方向划分成3个相同大小的区域);在每一个单层网络中,星下点在同一个区域的卫星划为一个簇;同一个区域上方的GEO簇、MEO簇和LEO簇两两之间建立2条跨层链路,建立2条链路是为了分担负载和互为备份。跨层链路的端点称为层间通信节点,层间通信节点的选择主要考虑节点在区域内的停留时间,以减少链路切换的次数。由于卫星都是按照预定轨道运行,因此每个卫星在某个区域的停留时间是可以计算的。

采用以上跨层链路连接各单层网络形成的三层立体网络,具有层间连接稳定、分布均匀和层间耦合度适中的特点。

2 多层卫星网络路由算法

卫星综合信息网要求较低的传输延迟,因此使用最小延迟路由策略。各节点首先建立起各自视图下的网络带权拓扑图,然后运行Dijkstra算法计算路由表。带权拓扑图中的链路延迟(权)由两部分时间组成:信号在链路上的传播延迟和包的排队等待时间。地面网络中节点间链路一般较短,因此常忽略信号传播时间。但卫星网络中星间链路一般很长,信号传播延迟远远大于数据包发送时间,因此这个时间不可忽略。

由于卫星均按固定轨道运行,且星间连接大多使用永久性链路,因此链路长度的估算并不困难。GEO层中,各卫星相对静止,星间链路长度按照式(1)计算,其中R为轨道半径,θ是两个GEO节点赤经点的经度差。

MEO和LEO层中,同一轨道面内的卫星相对静止,轨内链路长度按照式(2)计算,其中R是轨道半径,M是每个轨道包含的卫星数。相邻轨道上相邻卫星之间的链路(轨间链路)是可变长度的永久链路,其长度按照式(3)计算,其中R是轨道半径,θ是两个卫星的纬度差,N是轨道个数。

跨层链路均为可变长度的临时性链路,且长度随两个卫星之间的相对位置及运动方向变化较大。该长度可由层间通信节点根据两个卫星的运行轨道参数进行计算。由于计算过程较为复杂,在此没有列出。

链路长度、通断及包队列长度均通过周期性链路状态信息收集过程获得。其中固定长度的链路只报告通断状态及包队列长度,可变长度的链路再增加链路长度的通报信息。将链路长度除以光速可得到相应链路上的信号传播延时,根据包队列长度、平均包长和星间链路的数据速率可计算包等待延时,二者相加即为相应链路的链路延迟。

为避免在全网范围内交换链路状态信息,规定只有直连的层间通信节点相互交换各自层上的链路状态信息并建立跨两层的带权拓扑图,其余节点只交换并建立本层的带权拓扑图。从而,普通节点只在本层内路由,而层间通信节点负责跨层路由。

3 仿真实验

我们在OPNET仿真平台上测试卫星网络的通信性能。为建立卫星网络的仿真实验环境,将从STK得到的各种卫星轨道参数导入到OPNET中。

3.1 拓扑结构的稳定性实验

由于单层网络仅使用永久性链路,单层结构是非常稳定的,实验结果也支持这个推断。由于篇幅所限,在此仅给出整个卫星网络的拓扑稳定性实验。

从每两层网络组合中各选出一对开始时位置比较靠近的节点作为观察节点,互相向对方发送数据包,网络中的其余节点则随机选择一个目的节点发送数据包。所有节点的发包速率为10p/s(分组/秒),包长64kB。考虑到卫星的运行周期,每次仿真时间为12h,测量每一对观察节点之间的平均端到端延时。共进行10次实验,取10次结果的算术平均值作为最终实验结果,得到图4所示的曲线,其中横坐标为仿真时间。

总体上,跨层节点间的通信延时变化较为平缓,并呈现周期性变化的特征,这是由卫星间有规律的相对运动造成。该实验表明卫星网络的通信是稳定的,这要归功于所设计的卫星网络拓扑结构的稳定性。

3.2 吞吐量实验

该实验通过丢包率来测量网络的通信能力。网络中的所有节点均随机选择一个目的节点发送数据包,发包速率从10p/s增大到20、50、100和200p/s,包长64kB。每条链路的包队列长度设为100,各个包的处理时间按照文献[5]设为[4,6]ms之间的随机数。每次仿真1h,统计网络中的丢包率。共进行5次实验,取5次实验的算术平均值作为最终的实验结果,得到图5所示的曲线。

由于每条链路的包队列长度是有限的,再结合仿真时对OPNET中各节点包缓冲区的观察分析,发现图5中丢包率随发包速率的增大而增大的原因主要是由链路上负载增大,包队列溢出的丢包所致。但在网络负载较重的情况下(节点发包率达150p/s),网络丢包率仍小于10%,表明路由算法能有效支持网络流量在一定范围内的增大。

3.3 健壮性实验

为测试卫星网络适应节点故障的能力,令各节点以100p/s的速率发送数据包,然后随机选择1、2、5、10、15个节点失效,统计网络丢包率。进行5次实验,取5次实验的算术平均值作为最终的实验结果,得到图6的曲线。

当节点发生故障时,数据包被路由到附近的链路传输,这使得故障节点附近的链路负载增大。当失效的节点数增多或失效节点较集中时,大量负载被转移到少数几条链路上,导致这些链路的包队列增大甚至溢出,这就是图6中丢包率随故障节点数增多而增大的主要原因。但在每节点100p/s的大流量下,当故障节点数不大于10时,丢包率增长仍较缓慢,这表明卫星网络适应节点故障的能力是比较强的。

4 结束语

本文设计了一种由GEO、MEO和LEO卫星组成的卫星综合信息网络结构,以及在该结构下的路由计算方法。在OPNET仿真平台上的实验表明,所设计的卫星综合信息网络通信稳定,能适应较重的网络负载和应对部分节点的失效。

参考文献

[1]Lee J,Kang S.Satellite over satellite(SoS)network:a novel concept of hierarchical architecture and routing in satellite network[C]//IEEE2000Conference on Local Computer Networks.Piscataway,NJ,2000:392-399.

[2]Akyildiz I F,Ekici E,Bender M D.MLSR:A novel routing algorithm for multi-layered satellite IP networks[J].IEEE/ACM Transactions on NetWorking,2002,10(3):411-424.

[3]王振永,王平,顾学迈,等.卫星网络中永久星间链路的设计方法研究[J].通信学报,2006,27(8):129-133.

[4]胡剑浩,李涛,吴诗其.具有星际链路的LEO&MEO双层卫星网络路由协议路由策略研究[J].电子学报,2000,28(4):31-35.

综合讲解静态路由技术的实际应用 篇5

路由器再转发任何一个数据包的时候，都会发生这个路由判断的过程。路由判断使得路由器能够选择最合适的接口来转发数据包。也就是说，路由器主要是靠路由表来工作的，若没有路由表或者路由表中的信息错误的话，则路由器将如同一堆废铁，没有任何价值，根据路由表生成机制的不同，可以分为静态路由技术与动态路由。

动态路由是指路由器会根据一定的方法，自动更新路由表。因为在网络中，当添加某个路由器或者某条链路发生故障时，在网络上都会产生一些信息来告知对方。路由器就是根据这些信息来更新自己的路由表，并按照一些预定的规则，来调整相关的路由信息。可见，采用动态路由的话，可以方便我们的管理。但是，其也会带来一些问题。如静态路由技术会把网络中所有可见的路由都在查寻出来，也就是说，采用路由器的动态路由的话，只要数据链路不出现问题，一般来说，各个网络都是可达的，这就不利于网络管理员控制网络访问。

静态路由是由网络管理员手工更新路由表。当网络的拓扑结构发生变化或者路由器增加与减少等等，都需要网络管理员手工的去更新路由器的路由表，否则的话，网络通讯就会产生影响，

不过，静态路由跟动态路由比较起来，最大的缺点就是需要网络管理员手工的更新路由表，无论企业的网络发生任何的改变。这对于网络管理员来说，是工作量非常大的一件工作。

不过，静态路由也有其好处，如：一方面不需要启用动态路由选择协议服务，因此可以减少路由器的运行资源开销。而且，在网络中，也不需要进行信息的发送与传递，可以减少由此带来的带宽的占用。要实现动态路由的话，必须要有一些协议的支持，如RIP等等。这些协议规定了路由器中路由表的生成规则。而运行这些协议的话，毕竟会占用路由器的资源，同时，这些协议会经常的跟相邻的路由器进行通信，以判断对方的运作状态是否正常。无疑，这会增加路由器以及企业网络带宽的负担。

但是，以上这个优点不是我们采用静态路由的主要原因。因为随着企业网络的改造升级，这些路由器资源或者网络带宽的限制，已经不再是企业网络组建过程中的瓶颈资源。决定让我们采用静态路由技术的，是其另外一个特点。网络管理员可以借助静态路由技术，实现对网络访问的控制。如笔者所在的企业是一个大的集团公司，集团总公司跟下面一个三个子公司是采用同一个网络。现在在网络组建时，领导希望各个子公司、集团公司的网络能够相互独立，工作起来互不干扰。

当然实现这个需求的方法可以有很多，如可以为各个子公司都申请一个独立的上网帐号，但是，这种处理方式的话，就是有些浪费，因为集团公司已经有光钎网络，若再特意的为其他公司开通网络而不走集团的线路的话，那需要额外的支付不少的钱，而且，速度可能也没有光纤网络那么快，所以，是不怎么现实。

多路径路由研究 篇6

[关键词] 单路径路由 多路径路由 分裂多路径路由 Ad Hoc按需多路径距离矢量协议

移动自组网(Mobile Ad Hoc Network,MANET)是多个具有路由功能的移动终端(节点)组成的无线多跳网络,数据的传输需要多个节点的协作才能完成,所以路由协议是MANET中至关重要的一部分。

一、传统单路径路由协议

(一)单路径路由协议概述

根据路由建立的方式不同,MANET路由协议可以分为主动式路由协议、按需路由协议和混合路由协议。

主动式路由协议又称为表驱动路由协议,网络中的每个节点都周期性地进行路由分组广播,以维护一张包含到达其他所有节点的路由信息的路由表,并根据网络拓扑的变化随时更新路由表,以实时准确地反映网络的拓扑结构。主动式路由的优势在于目的节点的路由信息存在时,数据分组传输过程就可以立即开始,延时很小;劣势在于需要大量的路由控制报文,协议开销较大。常用的表驱动路由协议如下:DSDV、FSR、OLSR、TBRPF、LANMAR等。

按需路由协议中,节点不需要维护及时准确的路由信息,当有数据分组传输需求时才查找路由信息。按需路由协议主要分为“路由查找”和“路由维护”两个过程。与表驱动路由协议相比,按需路由协议的开销小,更适合Ad Hoc无线网络。但是数据报文传送时延较大,不适合于实时性的应用。常用的按需路由协议如下:AODV、DSR、TORA、ABR、MSR等。

混合型路由协议是对主动式路由协议和按需路由协议的综合。这种路由协议在小范围局部区域内采用主动式路由协议,而在区域外节点的路由查找则采用按需路由协议。这样就避免了主动式路由协议中控制开销过大问题和按需路由协议中的长时延问题,常见的层次路由协议包括:ZRP、CEDAR、SRL等。

(二)单路径路由协议的不足

首先,因为有线网络具有相对较高的带宽和拓扑变化不频繁的特性;而无线网络结点移动性高,带宽资源有限,而且连接中断率高,导致网络分裂机会高。所以,传统的有线网络路由算法开销太大,收敛速度慢,不适合MANET。因此由传统的有线网络路由协议改进而来的MANET路由协议,比如由经典的Bellman-Ford路由协议改进得到的DSDV路由协议,就存在这种问题。

其次,现在最流行的按需路由协议中,需要通过洪泛技术来进行路由的查找,而当节点移动导致原来路由失效后,路由的维护也需要洪泛。洪泛需要占用一定数量的网络带宽,而网络带宽在MANET中是非常宝贵的资源,尤其是有中等数量甚至大量的路由需要维护时,频繁的全网洪泛使得按需路由协议的路由控制开销仍然是非常可观的,以至接近最短路径的开销。

再次,单路径路由协议算法简单,易于管理和配置。但是,这些MANET路由协议没有考虑公平性,它们倾向于把重的负载分布到源-目的对的最短路径的主机上;同时,它们在路由发现阶段只获取一条路径,无法很好地获取整个网络的拓扑信息,从而无法有效地利用网络的有效信息,进而导致路由开销增加;而且,数据发送一般只利用一条路径,无法并行或并发地发送数据,导致网络传输率较低,延迟增加,网络负载不平衡,甚至造成网络拥塞,无法很好地支持QoS。

二、多路径路由

(一)多路径路由的基本概念

多路径路由思想并不是一种新的路由思想。多路径路由由于提供了一种简单的机制来分配通信量、平衡网络负载,以及提供容错能力,所以一直在电路交换网络和分组交换网络中受到人们的青睐。

多路径路由特点:(1)可以为不同的服务质量要求提供不同的路径。(2)多路可以为同一种类型的服务提供多条路径,经聚集可实现更高的服务质量。(3)由于主机对路径有自主的使用权,它可以通过探测各路径的状况(比如丢包率)猜测网络的拥塞程度,据此调整对各路径的使用,从而在得到优质服务的同时也提高了网络的利用率。因此,多路的正确使用还可以提高网络的利用率。

(二)多路径路由的分类

根据不相交性,多路径路由可以分为3种:节点不相交(Node-Disjoint)多路径、链路不相交(Link-Disjoint)多路径和相交多路径。节点不相交多路径,也称为完全不相关多路径,就是各条路径中除源节点和目的节点之外没有其他任何共用节点。链路不相交多路径是指各条路径间没有任何共用的链路,但有可能有共用的节点。相交多路径是指各条路径间既有共用的节点,又有共用的链路。表1是3种路径间的比较。

相交路由同不相交路由相比,它所占用的资源要少,因为它既有共享的链路又有共享的节点,因此资源是共享的。并且同等的网络分布密度下,相交路由的搜索要容易的多,因为不相交路由的搜索其约束性要强的多。但是正是因为相交路由有共享的节点或者链路,其容错能力就差很多。在上述3种路由类型中,节点不相交路由的容错能力最强,链路不相交路由的容错能力次之,相交路由的容错能力最差。在链路不相交多路径路由中,如果共享的节点由于移动等原因发生中断的话,那么该节点所连接的所有路径便都失败了,而节点不相交路由由于链路的独立性,则不会产生连锁反应。

Ad Hoc网络的无线多播特性(wireless multicast advantage,WMA),是指当一个节点发送报文时,在它的功率覆盖范围内的节点都能收到此报文,而在覆盖范围外的节点感知不到此通信的存在。WMA特性虽然能够以较低的能量获得新的路径,但是由于其覆盖范围内的节点都能收到此报文,带来的冲突问题比有线网络严重的多。

一般在网络分布密度相对较大的情况下,采用节点不相交多路径路由;但在在节点密度相对稀疏的网络环境中,会采用链路不相交多路径路由。一般的话,相交多路径路由是不宜采用的。

(三)多路径路由的优势

由于MANET中各个节点都具有路由功能,因而从任何一个源节点到目的节点的路径通常会有多条。同时MANET中节点具有随机移动性,整个网络的拓扑结构经常变化。如果能为各个节点对都建立一条或多条替换路径,就可以路由的可靠性和容错性。如果能够同时使用多条相互独立的路径,那么源节点一目的节点对之间的实际带宽在网络轻载时就等于各条路径的带宽和。

多路径路由可以将原本集中在一条路径上的负载分配到了几条不同的路径上,平衡网络负载,这样就能够充分利用网络资源,从而改善了通讯性能,避免了网络震荡。同时也减少了路径上中间节点的能量消耗,从而降低了由于能量消耗殆尽导致的网络分割或拓扑变化发生的概率。

三、多路径路由研究现状与协议分析

多路径路由是指为任意一对节点同时提供多条可用的路径,并允许节点主机或应用程序选择如何使用这些路径。多路径路由算法为节点间提供多条路径,并确保发往其中一条路径的数据经由该路径到达目的地。多路径路由网络是其中的路由器执行多路径路由算法的网络。按需多路径拥有较长的路径存活时间和更可靠路由信息,而且拥有良好的性能,并能减少部分拥塞。因此近年来多路径研究得到广泛关注。

(一)SMR

分裂多路径路由(Split Multipath Routing,SMR)协议建立和使用最大不相交路径的多条路由。多条路由是按需查找的,不必等长度,其中有一条是最短时延路径。数据的传输被分散到各条路由上进行,以高效利用有效的网络资源,避免节点拥塞。使用多条路由有助于使路由恢复进程的调用频次达到最小并使控制开销最少。适用于中速的动态网络;在DSR协议中,中间节点只接受一次从同一个源节点发来的具有相同RREQ ID的RREQ包,这就极大地降低了寻找多路由的可能性。SMR协议主要对DSR的寻路过程中RREQ包的传播接受进行了改进。在SMR协议中,中间节点不是简单的将重复的RREQ(即从同一个源节点发来的具有相同RREQ ID的RREQ包)丢弃,而是通过检查,如果该RREQ包是从不同的前一节点发送过来,而且该RREQ中路径的跳数小于等于先前收到的RREQ包中的路径跳数,则接受这个RREQ,并进行处理,然后转发,反之,则将这个RREQ丢弃。在SMR最后路由选定部分,目的节点首先选择最早收到的RREQ中的路径,然后在接着设定得一段时间内,从收到的多个RREQ中选定一条与最初选择的路径不相关性最大的一条路径。

(二)AOMDV

Ad Hoc按需多路径距离矢量(Ad Hoc On-Demand Multipath Distance Vector,AOMDV)协议计算"多条开环、节点或链路不相交路径",提供有效的容错能力,快速、有效地恢复动态网络中的中断路由。AOMDV协议适合于高速动态Ad Hoc网络,特别是在链路频繁断开和路由失效的情况下有良好的性能。

AOMDV协议的一个显著特点就是尽可能地使用基本的AODV协议中的已有有效路由信息。因此,计算多路径所需要的额外开销非常少。AOMDV协议有下列两个主要组成部分:

(1)路由更新规则,用于建立和维护到达每个节点的多条开环路径。AOMDV协议采用"广告跳数(Advertised Hop Count)"来建立目的节点序列号单调递增特性。节点i对于目的节点d的广告跳数表示从节点i到目的节点d的多条有效路径的"最大"跳数。最大跳数确定以后,同一个目的节点序列号的广告跳数可以保持不变。AOMDV协议只允许认可那些跳数小于最大跳数的候选路由。这个不变性对于保证路由开环是必要的。

(2)分布式协议,用于寻找多条不相交路径。为了找到节点不相交的路径,每个节点不马上拒绝重复的RREQ分组。每个来自源节点方向的不同邻居节点的RREQ分组都代表了一个节点不相交的路径。这是因为节点不能广播重复的RREQ分组,因此任何两个来自源节点方向的不同邻居节点到达某个节点的RREQ分组不可能通过相同的节点。为了得到多个链路不相交的路径,目的节点回复RREQ分组的时候不考虑它们的第一跳。为了保证RREP分组第一跳的链路不相交,目的节点仅仅回复那些通过唯一邻居的RREQ分组。第一跳之后,RREP分组沿着反向路径传输,这些路径是节点不相交和链路不相交的。每个RREP分组的轨迹可能会在某个中间节点交叉,但是每个都有不同的反向路径来到达源节点,这就保证了链路的不相交。

(三)CHAMP

CHAMP(Caching and Multipath Routing)协议的特点是采用协作报文高速缓存(Cooperative Packet Caching)和最短路多径(Shortest Multipath Routing)来实现减少报文丢失率和频繁的路由中断。

路由寻找过程中,源节点采用洪泛的方式发送RREQ包。中间节点除了处理自己收到的RREQ包之外,还记录它侦听到的其它节点所处理的RREQ包,从而形成协作报文高速缓存。目的节点只处理拥有最短路(等于或小于以前收到的路径长度)的RREQ包,发送对应的路由应答RREP包给源节点。源节点也只处理拥有最短路(等于或小于以前收到的路径长度)的路由应答包中的路径,如果路径长度小于原有路径,就将原有路径更新成新路径;如果等于,则直接存储新路径。当源节点发送包时,采用包级轮询的方法来使用路由缓存的路径,这套机制叫做最短路多路径。由于最短路多路径机制所产生的多条路径都是相同跳数的,所以,使用CHAMP协议的多条路径轮询发包时,目的节点接收到的包的乱序问题会得到改善。

四、结束语

节点的随机移动性引起的网络拓扑结构的动态变化,以及MANET的分布式控制机制使得路由的计算与维护成为MANET中的一个较为困难的问题。相对于单路径路由而言,多路径路由在容错、路由可靠性、QoS路由等方面有很多优势,逐渐成为了近年来的一个研究热点。本文分析了多路径路由的基本概念及其分类,并对有关多径路由协议进行了评述。但是,多路径路由技术尚未成熟,在实际应用时还存在很多问题,有待于更加深入的研究:例如,多路径导致的报文乱序和分组重装的问题、大规模MANET网络的多路径路由协议的设计与实现问题等。

参考文献:

[1] S.Lee and M.Gerla,Split Multipath Routing with Maximally Disjoint Paths in Ad Hoc Networks.Proceeding of IEEE International Conference on Comminication,Vol.10,pp.3201-3205,2001.

综合路由 篇7

Zig Bee技术是一种新兴的针对于无线传感器网络的短距离无线通信技术。它依据IEEE802.15.4标准,在数千个微小的传感器之间相互协调,以接力的方式通过无线电波将数据从一个传感器传到另一个传感器,由于这些传感器只需要很少的能量,所以具有非常高的通信效率。与蓝牙和Wi-Fi相比,Zig Bee具有数据传输速率低、功耗低、成本低,复杂度低、时延短、网络容量大、工作频段灵活等特点,其技术特性决定它将是无线传感器网络最具潜力的选择,具有广阔的应用前景[1]。

为了达到低成本、低功耗、可靠性高等设计目标,Zig Bee网络中采用了Cluster-Tree+AODVjr路由算法,结合了Cluster-Tree算法和AODVjr算法各自的优点。Cluster-Tree(簇-树)是一种由协调器展开生成的树型网络拓扑结构,适合于节点静止或者移动较少的场合,属于静态路由,不需要存储路由表。AODVjr(AODV Junior)[2]是对按需距离矢量路由(Ad-hoc On-Demand Distance Vector Routing,AODV)[3,4]算法的改进,充分考虑了降低成本、节能、使用的方便性等因素,简化了AODV的一些特点,但是仍然保持AODV的原始功能。

路由开销是衡量路由算法性能的一个非常重要的指标,它是传递数据分组时使用的控制分组总和,较大的路由开销将会给网络的运行带来负面影响。由于控制分组相对于数据分组是一种资源的浪费,因此在保证网络的分组递交率和平均时延性能不受影响的前提下,尽量减少无用的控制分组,降低路由算法的路由开销,对于网络的优化和减负具有重要的意义。

2 Zig Bee路由算法分析

在Zig Bee网络中,节点使用Cluster-Tree算法按照父子关系选择路径,即当一个节点接收到数据分组后如果发现该数据分组不是给自己的,则只能转发给它的父节点或者子节点,不存在路由发现过程,然而由Cluster-Tree建立的路由不一定是最优的路径,会造成分组传输时延增加,而且容易造成网络中通信流量分配不均衡。为了提高路由效率,Zig Bee中允许具有路由功能的节点使用AODVjr算法去发现路由,即具有路由功能的节点可以不按照父子关系而直接发送信息到其通信范围内的其它具有路由功能的节点,寻找通往目的节点的最优路径;而不具有路由功能的节点仍然使用Cluster-Tree路由发送数据分组和控制分组。由于AODVjr的使用,降低了分组传输时延,提高了分组递交率。

2.1 网络地址的分配机制[5]

假定每个父节点最多可以连接Cm个子节点,这些子节点中最多可以有Rm个路由节点,网络的最大深度为Lm,用Cskip(d)表示网络深度为d的父节点为其子节点分配的地址间的偏移量,它的值可按如下公式计算:

对于地址为A深度为d的Zig Bee路由器,如果地址为D的目的节点满足下面的不等式,那么D是它的一个子节点:

若目的节点是当前节点的后代,那么从到的下一跳节点地址可以表示为:

2.2 路由建立过程

路由的建立过程分为以下两大步骤:

第一步,广播RREQ分组,建立反向路由:

节点创建并向周围节点广播一个RREQ分组,如果收到RREQ的节点是一个RN-节点,它就按照Cluster-Tree路由转发此分组;如果收到RREQ的节点是一个RN+节点,则在路由表中建立一个指向RREQ源节点的反向路由,并继续广播此RREQ分组。

第二步,回复RREP分组,建立正向路由:

经过一系列广播后,一旦RREQ到达目的节点(RN+)或者目的节点(RN-和RFD)的父节点,此节点就向RREQ的源节点回复一个RREP分组,RREP将沿着已建立的反向路由向源节点传输,每个收到RREP的节点建立到目的节点的正向路由并更新相应的路由信息。

图1给出了一个路由建立的例子。

3 降低路由开销的改进算法研究

由于Cluster-Tree算法的使用,Zig Bee路由相比AODVjr具有较少的路由开销,但是我们分析Zig Bee的路由机制,发现在寻找路径的过程中仍然会产生很多多余的控制分组,这些控制分组虽然也参与路由发现,但对于最终找到一条最优路径并没有什么帮助。如果我们能够在路由发现过程中适当地限制这些控制分组的产生或转发,将能够显著地降低网络的路由开销。能否准确地找到这部分控制分组是非常关键的,因为如果抑制了一些可能找到最优路径的控制分组的产生或转发,将会降低路由协议的性能(如分组递交率、平均端到端时延等)。

针对第3节对Zig Bee路由算法的分析,我们从两个角度分析降低路由开销的策略:

(1)限制RREQ分组的传输范围

Zig Bee路由中,RN+节点在选择路径时会向周围节点广播路由请求分组RREQ,网络中的其它节点帮助转发RREQ以便找到一条通往目的节点的最优路径。这样随着网络业务量的增加,节点需要处理的控制分组也会大量增加。路径的长度直接影响着网络的各项性能,Zig Bee在Cluster-Tree算法中加人AODVjr的一个主要原因就是为了寻找相比Cluster-Tree更优的路径,如果找到的路径比按照Cluster-Tree算法选择的路径长,便没有了实际的意义,而且较长的路径往往会对网络的平均端到端时延和寿命等产生负面影响。因此,如果我们能够事先确定RREQ分组的传输范围,使之不超过节点按照Cluster-Tree算法找到的路径长度,那么就能够丢弃一些超出传输范围的控制分组,达到降低路由开销的目的。

(2)限制RREQ分组的转发方向

由第3节路由建立过程中RREQ分组的广播机制可知,RN+节点收到RREQ分组后如果发现自己不是路由的目的节点,便向周围所有的邻节点转发此RREQ,事实上这样做存在着很大一部分浪费,而且随着转发跳数的增加,此种无益的开销增加得更大。究其原因主要有两点:其一,并不是所有的邻节点都有可能帮助其找到到达目的节点的最优路径,有些邻节点几乎不可能找到通往目的节点的路径,而有些邻节点只会使路由选择走很大弯路;其二,在大多数路由算法的路由发现过程中,数据可以传输的范围通常限制在网络直径的范围之内,超过传输范围的RREQ会被节点丢弃,因此存在一些邻节点由于距离目的节点太远而不可能将RREQ分组转发过去。从上述分析可知,如果我们在每个节点转发RREQ分组前,加入一个路由方向判断机制,如果此节点是对路由发现无益的节点,令它丢弃分组不再转发,那么可以节省很大一部分路由开销。随着网络深度的增加,这种节省会更加明显。

4 改进算法的实施方案

4.1 限制RREQ分组的传输范围

根据上一节的分析,我们可以在源节点广播RREQ分组前根据目的节点的地址来设置分组传输的最大范围,当传输的路径超过此范围时,节点自动丢弃收到的这个分组。

从树型结构可以很容易地看出,如果仅使用Cluster-Tree算法选择路由,可能存在的最长路径应是网络最大深度的2倍,即2Lm,可以规定RREQ的最大传输范围为2Lm,这样当RREQ的传输范围到达2Lm时,节点便自动丢弃收到的RREQ。

为了进一步合理地缩小传输范围,尽量降低路由开销,我们利用Zig Bee网络的Cluster-Tree参数Cm、Rm、Lm和目的节点的网络地址D0来确定RREQ的最大传输范围l。发起RREQ的源节点地址为A深度为d,均为已知量,目的节点的深度为d0,为未知量。下面详细阐述求解l的过程。

首先判断目的节点与源节点的位置关系。如果目的节点是源节点的后代或源节点是目的节点的后代,那么RREQ到达目的节点后所发现的路径长度应不大于目的节点与源节点的深度之差,即l=│d0-d│;如果目的节点和源节点均不是对方的后代,那么所发现的路径长度应不大于目的节点与源节点相对于最高深度公共父节点的深度之和,设最高深度公共父节点的深度为dc,则l=d+d0-2dc。作为特例,当它们的公共父节点只有协调器节点时,dc=0,此时l=d+d0。

事实上,目的节点是源节点的后代或者源节点是目的节点的后代也是一种特殊情况,此时dc=d或dc=d0,我们可以统一用l=d+d0-2dc来求。然而由于源节点发送分组时只知道目的节点的地址D0不知道其深度d0,也不知道它与目的节点的最大深度父节点的深度dc,我们无法直接得到l。

易知0≤dc≤d,我们可以沿树型结构从协调器节点向地址为的源节点发送分组,循环利用本文2.1节式3求出下一跳地址N,此时dc将从0开始依次增加至d-1,在每一个中间节点处利用式2判断目的节点是否是当前节点的后代:当它是深度为dc的节点的后代而不是深度为dc+1的节点的后代时,则dc即为源节点和目的节点的最大深度父节点的深度。

求dc的算法流程如图2。

在求得dc之后,我们从协调器节点开始沿着树型结构,利用循环过程直至求得的下一跳地址等于目的节点地址D0,统计出的循环次数便是从协调器节点到目的节点的跳数,即深度d0,进而求得RREQ的最大传输范围l=d+d0-2dc。其计算流程如图3。

计算出l后,源节点在广播RREQ分组前可以将RREQ的传输范围设为l,当传输路径到达l时自动丢弃RREQ,这样就进一步缩小了RREQ的传输范围,减少了不必要控制分组的转发,达到降低路由开销的效果。

4.2 限制RREQ分组的转发方向

从前面的介绍可以得知,Zig Bee网络中所有节点在收到分组后都可以利用本文2.1中的式2判断分组想要到达的目的节点是否是自己的一个后代。如果节点确定了RREQ分组的目的节点是自己的一个后代,那么此时如果仍然让其父节点为其转发RREQ,此RREQ找到通往目的节点的最优路径的可能性是非常小的,甚至有可能无法到达目的节点;反之,如果节点确定了RREQ分组的目的节点不是自己的一个后代,却仍然将RREQ发送给它所有的子节点,这些子节点再转发RREQ已没有太大的意义。我们可以使用式2判断RREQ目的节点的大致方向,从而限制其向与目的节点相反的方向传输,达到节省路由开销的目的。

具体做法如下:

在路由请求分组RREQ中增加一个标志位flag,用来记录RREQ的目的节点与本节点的关系:flag=1,目的节点是本节点的后代;flag=0,目的节点不是本节点的后代。设目的节点为D,在路由发现过程中存在两个中间节点A和B,A向B转发分组。我们的算法是:

(1)A在转发RREQ分组前,执行下列伪码:

(2)B收到A转发的RREQ分组后,执行下列伪码:

综合上述两种改进策略,我们将其应用在Zig Bee原始路由算法中,基于降低路由开销的改进算法流程如下图4所示。

5 仿真结果及性能分析

本文采用NS2软件对改进算法和原算法的性能进行仿真,仿真采用下图5所示的网络拓扑。

仿真参数见表1。

对改进前后算法路由开销情况的仿真结果如图6所示。

从仿真结果可以看出,ZBR改进算法的路由开销始终远远小于原始ZBR算法的路由开销。这是因为:一,ZBR改进算法在源节点广播RREQ分组前利用树型结构和Cluster-Tree算法限制了RREQ的最大传输范围,丢弃了一部分超出范围的不必要的控制分组;二,在每个中间节点转发之前,都进行当前节点与目的节点关系的判断,以便指示下一跳节点该如何处理。路由开销得到了很好的改善,那么改进后网络的分组递交率、平均跳数和平均端到端时延性能会不会由于改进算法的引用导致明显的下降呢?图7分别给出了仿真的结果。

从图7(a)中可以看出,随着CBR数据流个数的增加,ZBR改进算法与ZBR算法的分组递交率相差不大,仍然维持在99.6%左右,说明改进方案并没有影响数据包的发送效率。从图7(b)(c)可以看出,随着CBR数据流个数的增加,ZBR改进算法的平均跳数、平均端到端时延始终与原始ZBR算法保持一致,ZBR改进算法的平均跳数和平均端到端时延并没有明显高于ZBR,这说明改进算法对RREQ分组范围和方向的限制策略是合理的,丢弃的分组基本为没有意义的冗余分组,改进算法的使用并没有使节点选择更长的路径,没有增加发送分组的时延。

综合以上分析可以得出下述结论:

降低路由开销的Zig Bee路由改进算法通过限定RREQ分组的最大传输范围和约束RREQ分组在每个中间节点的转发方向,使节点在路由发现时丢弃了一部分无益的控制分组,从而在保证网络分组递交率、平均跳数和平均端到端时延性能的同时,达到了降低路由开销的目的。

6 结束语

本文在分析Zig Bee路由算法和路由机制的基础上,针对降低网络的路由开销这一目标探讨了改进方案,并在NS-2仿真平台中进行了验证和对比分析。

改进方案从两个角度考虑:通过设置路由请求分组RREQ的最大传输范围,丢弃超出此范围的无益控制分组,通过限定每一个中间节点转发分组的方向,丢弃对路由发现无益的反方向控制分组。经过上述方案对算法的改进,明显减少了路由开销,同时从仿真结果可以看出,分组递交率、平均跳数、平均端到端时延等性能没有受到较大影响。这是由于本方案丢弃的分组均为对节点发现最优路径无关紧要的节点,准确地找出这些节点是方案可靠性的关键。

7 致谢

本文研究得到了国家自然科学基金重点项目(70531020)资助,在此谨表谢意。

摘要：ZigBee技术是为无线传感器网络技术设计的一项新兴的低成本、低功耗的短距离无线通信技术。在分析ZigBee路由机制的基础上,针对控制分组的传输范围和转发方向提出降低路由开销的改进方案,并与原算法进行仿真分析。

关键词：ZigBee,路由算法,路由开销

参考文献

[1]郦亮.IEEE802.15.4标准及其应用.电子设计应用,2003.

[2]Ian D.Chakeres,Luke Klein-Berndt.AODVjr,AODV simplified.Mobile Computing and Communications Review,2002,6(3):100-101

[3]Charles E.Perkins,Ad hoc On Demand Distance Vector Routing,Mobile Computing Systems and Applications,1999.

[4]Masayuki Tauchi,Ad-Hoc Routing Protocol Avoiding Route Breaks Based on AODV,System Sciences,2005.

路由器原理与路由协议算法初探 篇8

一、路由器工作原理

路由器工作于OSI七层协议中的第三层,其主要任务是接收来自一个网络接口的数据包,根据其中所含的目的地址,决定转发到下一个目的地址。因此,路由器首先得在转发路由表中查找它的目的地址,若找到了目的地址,就在数据包的帧格前添加下一个MAC地址,同时IP数据包头的TTL(Time To Live)域也开始减数,并重新计算校验和。当数据包被送到输出端口时,它需要按顺序等待,以便被传送到输出链路上。

二、路由算法与协议

1. 路由器工作过程

在网络层中,路由器的主要工作是对数据包进行存储转发,具体过程如下:

第一步:当数据包到达路由器,根据网络物理接口的类型,路由器调用相应的链路层功能模块,以解释处理此数据包的链路层协议报头。

第二步:在链路层完成对数据帧的完整性验证后,路由器开始处理此数据帧的IP层。这一过程是路由器功能的核心。根据数据帧中IP包头的目的IP地址,路由器在路由表中查找下一跳的IP地址;同时,IP数据包头的TTL(Time To Live)域开始减数,并重新计算校验和(Checksum)。

第三步:根据路由表中所查到的下一跳IP地址,将IP数据包送

往相应的输出链路层,被封装上相应的链路层包头,最后经输出网络物理接口发送出去。

2. 路由算法

路由算法在路由协议中起着至关重要的作用,采用何种算法往往决定了最终的寻径结果,因此选择路由算法一定要仔细。通常需要综合考虑以下几个设计目标:

(1)最优化:指路由算法选择最佳路径的能力。

(2)简洁性:算法设计简洁,利用最少的软件和开销,提供最有效的功能。

(3)坚固性:路由算法处于非正常或不可预料的环境时,如硬件故障、负载过高或操作失误时,都能正确运行。

(4)快速收敛:收敛是在最佳路径的判断上所有路由器达到一致的过程。

(5)灵活性:路由算法可以快速、准确地适应各种网络环境。

路由算法按照种类可分为以下几种:静态和动态、单路和多路、平等和分级、源路由和透明路由、域内和域间、链路状态和距离向量。

3. 路由协议

典型的路由选择方式有两种:静态路由和动态路由。

静态路由是网络管理员手工配置的路由信息,在路由器中设置的固定的路由表,除非网络管理员干预,否则静态路由不会发生变化。由于静态路由不能对网络的改变作出反映,一般用于网络规模不大、拓扑结构固定的网络中。静态路由的优点是简单、高效、可靠。

动态路由能够自动地建立自己的路由表,并且能够根据实际情况的变化适时地进行调整,是网络中的路由器之间相互通信,传递路由信息,利用收到的路由信息更新路由器表的过程。并实时地适应网络结构的变化。如果路由更新信息表明发生了网络变化,路由选择软件就会重新计算路由,并发出新的路由更新信息。这些信息通过各个网络,引起各路由器重新启动其路由算法,并更新各自的路由表以动态地反映网络拓扑变化。

摘要：本文通过介绍网络互连中的核心设备路由器的基本工作原理,对IP网络层中路由器的工作过程加以说明,并结合路由算法在路由协议中的重要地位,对静态路由和动态路由做了详细介绍。

关键词：路由器路由算法,路由协议

参考文献

[1](美国)Allan Reid,Jim Lorenz.思科网络技术学院教程[M].人民邮电出版社,2008-2.

[2]李春强,刘总路,孙建华.网络互连技术教程[M].人民邮电出版社,2002-2.

[3]魏亮.路由器设备技术规范[J].电信网技术,2004-3.

[4]路由器工作原理介绍[J].郑州大学学报,2008-10.

[5]杨心强.数据通信与计算机网络(第2版)[M].高等教育出版社,2004-12.

综合路由 篇9

关键词：路由,网络管理,监测,拓扑

一、引言

随着中国移动IP网络规模的不断扩大,路由技术在网络技术中已成为关键部分。而以往采用的路由管理方式,主要是通过SNMP Polling (轮询)路由节点获取相应信息,使用TraceRoute (路由跟踪程序),ping (强制回应)工具对网络的可达性进行主动测量,侦听SYSLOG(系统登录)或SNMP Trap (陷阱)信息来辅助追踪故障节点等手段,对网络故障进行诊断。这种方式使运维人员无法从全局上对整个网络的运行状况进行掌控。

本文所述方案通过与路由设备建立路由对等体的方式,能够全面监控网络的运行状况,以及网络拓扑的变更。与传统的监控方式相比,能够更实时、精确地发现网络运行中出现的异常,从而使网络运维人员能够从网络的全局去发现问题,并可追溯故障的根源。目前,江苏移动(CMNET)现网路由管理系统实现了对网管网(OSPF网络单区域60台路由器)和CMNET城域网(IS-IS level 2 only约340台路由器)的IGP协议进行监控,同时对CMNET的BGP路由协议进行监控分析,能够实时地反映网络路由状态的变化。

二、基于对等路由协议的路山监测方案

本方案实现对于目前IP网络中三种广泛应用的路由协议(OSPF.IS-IS和BGP)的管理进行监控。在本方案中,基于对等路由协议的实现,协议探针扮演着指定路由器的对等路由器的角色,使用OSPF (开放最短路径优先),IS-IS (中间系统间协议),BGP (边界网关协议)等路由协议进行互通,并记录整个网络的控制信息。协议探针像其他路由器那样获取并处理这些控制信息,同时获得网络所有三层的路由路径,由此创建并分析整个网络的路由拓扑,准确反映网络的真实运营情况。由于路由协议所报告的拓扑变化是以毫秒刷新的,故由协议探针获得的路由拓扑是实时的。

通常我们在多个AS内分别部署探针,以IBGP邻居方式来收集域间路由信息,并监控去往域外的路由变更情况。BGP路由携带有丰富的属性信息,基于不同的属性进行组合查询可以得出不同的结果。

三、本方案实现的功能

1. IGP协议拓扑实时监控

协议探针将采集的链路数据汇总到数据分析模块,由数据分析模块计算出完整的AS内的内部网关协议(IGP)拓扑,并基于消息服务(JMS)发布拓扑变更消息以及相关告警信息,路由管理应用的客户端通过订阅消息服务来实时地绘制协议拓扑,反映协议拓扑实时变更的情况,拓扑的实时性完全依赖于网络协议收敛的速度。根据IGP协议包可分析得到的拓扑变化情况,拓扑变化包括子网的增删、路由器节点的增删、链路的增删。

图1反映了无锡地区路由设备割接后链路状态,红色的链路和伪节点标识,其状态为down,可通过查看发布的LSP (标记交换路径)原始信息进行验证。

2. 业务拓扑视图定制

基于协议拓扑计算节点间的路径,并将计算出来的路径另存为业务拓扑视图,用以监控局部网络的运行状态。

3. IGP协议分析统计报表

通过对存放在数据库中的LSA (链路状态公告)、LSP报文原始历史记录的分析,可以统计指定时间段内出现网络变更事件的详细报告,并可以根据数据记录分析出产生变更的具体路由节点、Link (链路)、Prefix (前缀)对象的详细报告。

点击图2某个路由器的汇总条目,可查看该路由器发布的LSA分类统计报表,再点击某个LSA的统计条目,可得到该LSA在某时间段内发布的LSA序列,点击序列的任一条目可以查看该时间点上LSA报文的详细信息。

4. IGP拓扑快照机制及回放功能

系统提供了对于协议拓扑的定期自动快照功能和业务拓扑的手动快照功能,客户可以加载某时间点的拓扑快照,查看拓扑的历史状态,并可提取该快照时间点后的重要拓扑变化事件,进行播放,观察网络的变化。

5,BGP协议统计分析报表

根据数据库中记录的update信息,可以统计分析得到Prefix可达性报表,路由振荡统计报表(统计产生路由振荡的Preifx及其发布或撤销的次数),路由事件统计报告。

四、利用对等路由协议监测的作用

(1)网络范围内的路由实时监测和告警

本方案提供了强大的监测能力,由此运营商可以监测关键的网络路径,实时关注可能影响业务交付的路径并作出快速响应,而不是在发生问题之后才作出响应。从而运营商可以更快地探测并预测到问题,减少并避免对服务的影响。

(2)路由回放功能改进故障处理

通过持续监测网络路由的状态,本方案可以准确描述整个网络的所有链路、对等路由器、通路的历史状态。通过本方案,工程人员可以回放路由拓扑到过去的时间点,及时分析影响业务的精确路径,以及问题发生时相关链路的利用率,最终识别产生问题的根本原因。通过使用路由回放的功能,工程人员可以更快地解决问题,增加运营效率,使网络和业务质量获得不断改善,从而提高客服的响应速度和客户满意度。

(3)网络范围内的路由监控审计

网络运营的一大挑战是由于不能提供对影响服务的根本原因进行分析,很难在问题发生之前预测问题,并及时解决问题。而通过本方案,可以系统地检查网络故障以及网络的不稳定性,例如路由震荡,网络环路等。通过主动识别网络的关键问题,可以改善网络质量,避免对业务的影响。

五、结束语

本文叙述了利用对等路由协议监测来实现网络路由管理的方案,在中国移动内部首次实现路由协议三层监控,提供了从域内到域间的路由拓扑状态变化的监控,使网管人员能够以完整的视角审视网络的运行状况。同时,通过对等体方式与边界路由器交互信息,还能满足中国移动网络运维工作高效和安全管理的要求。

参考文献

综合路由 篇10

路由表生成方法有很多, 通常有手工静态配置和动态协议生成2种。相应地, 路由协议可划分为静态路由协议和动态路由协议2种, 其中动态路由协议又包括RIP (路由信息协议) 、OSPF (开放式最短路径优先) 。

1 静态路由

1.1 静态路由简介

静态路由是指由用户或网络管理员手工配置的路由信息。当网络的拓扑结构或链路的状态发生变化时, 网络管理员需要手动去修改路由表中相关的静态路由信息。静态路由信息在默认情况下是私有的, 不会传递给其他路由器。当然, 网络管理员也可以通过对路由器进行设置使之成为共享的。静态路由一般适用于比较简单的网络环境, 在这样的环境中, 网络管理员易于清楚地了解网络的拓扑结构, 便于设置正确的路由信息。这种配置的缺点在于:当网络故障发生后, 静态路由不能为动态路由信息表提供路由信息的变更情况, 必须有网络管理员的介入才行。

1.2 静态路由配置命令

静态路由配置是在系统视图下使用的命令, 其完整语法格式如下:[Quidway]ip route-static ip-address{mask|masklen}{interface-type interface-name|nexthop-address}[preference value][reject|blackhole], 例如, [Quidway]ip route-static 192.168.1.0 255.255.255.0 10.0.0.2。

在配置过程中如需删除一条静态路由, 可以在系统视图中直接使用“undo ip route-static”命令。如要删除192.168.10.1这个网络的路由, 命令为:[Quidway]undo ip route-static 192.168.1.0 255.255.255.0 10.0.0.2。

1.3 缺省路由

缺省路由是一种指明信息包的目的地不在路由表中时的路由, 简单地说, 就是在没有找到匹配的路由时使用的路由, 是一种特殊的静态路由。在路由表中, 缺省路由以目的网络为0.0.0.0、子网掩码为0.0.0.0的形式出现。如果数据包的目的地址不能与任何路由相匹配, 那么系统将使用缺省路由转发该数据包。缺省路由配置命令为:[Qudiway]ip route-static0.0.0.0 0.0.0.0next-hop-address。

2 动态路由

动态路由是指路由器的路由表不仅不需要手动进行设置, 其路由表还可以根据网络状态的更改及时做出调整。动态路由的实现原理在于路由器具备的2项功能———路由表的自动维护和路由信息在路由器的正确交换。通过路由协议可以找到将数据传递给其他路由器的最优路径。目前, 常见的路由算法有距离矢量算法 (DV) 和链路状态算法 (LS) 2种。基于距离矢量算法的协议有RIP, 基于链路状态算法的协议有OSPF。

2.1 RIP协议简介及配置命令

RIP是一种内部网关协议, 采用贝尔曼-福德 (BellmanFord) 距离向量算法, 通过广播地址255.255.255.255进行发送, 使用UDP协议的520端口。RIP是为小型网络设计的, 其跳数计数限制为15跳, 16跳为不可到达。在国家性网络中, 如当前的因特网, 有很多用于整个网络的路由选择协议。RIP协议的出现主要是为了借用相同的技术对复杂度相似的网络进行快速通信, 因此仅适用于简单的校园网络和区域网络。RIP协议配置命令如表1所示。

2.2 OSPF协议简介及配置命令

OSPF是一个内部网关协议 (Interior Gateway Protocol, 简称IGP) , 用于在单一自治系统 (Autonomous System, AS) 内决策路由。与RIP的距离矢量路由协议相对应, OSPF是一种典型的链路状态 (Link-state) 路由协议, 通常在相同的路由域内使用。本文所指的路由域是一个自治系统, 也就是常说的AS。在自治系统网络内, 路由信息的交换是通过相同的路由策略或者路由协议来实现。所有的OSPF路由器都使用相同的数据库, 并对数据库进行统一维护。数据库中保存着该系统中所有路由域的链路信息, OSPF路由可以通过链路信息推算自己的路由表。OSPF路由协议配置命令如表2所示。

3 路由器配置实验

在H3C路由器Router A、Router B、Router C中分别配置RIP、OSPF协议, 能够实现在不同协议间互通。路由器的各接口IP地址分配如表3所示。

主机的IP地址和网关地址分配如表4所示。

Router A配置信息:

本文仅对Router A的配置信息进行介绍, Router B和Router C的配置可以参见Router A。实验结果如图1所示。

4 结语

本文对路由器的配置和常用的路由协议进行了详细介绍, 并对路由器进行了配置实验, 结果证明按本文的配置设置可以实现数据传输。但是在网络设计中, 没有一种设计方案可以适合所有网络, 网络设计技术非常复杂而且更新很快, 因此我们必须根据实际情况具体分析。作为网络设计者, 有时需要从无到有设计网络结构, 有时则不得不在现有的基础设施里融合新技术。无论网络技术如何发展变化, 对每个网络来说, 如此多的复杂协议进行交互都会产生唯一的结果, 就是将数据传送到目的地。

摘要：对路由器的配置和常用的路由协议进行了详细介绍, 并对路由器配置进行实验验证, 结果证明按该配置设置可以实现数据传输。

关键词：静态路由,动态路由,协议,配置

参考文献