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IGP快速收敛原理简介工业4G路由器
发布者:科创通信 发布时间: 2019-01-09
IGP快速收敛原理简介工业4G路由器
   目前的主流IGP协议(ISIS、OSPF)使用经典的工业路由器SPF算法计算网络拓扑信息以及路由信息。在绝大多数情况下,当链路状态信息(对应于ISIS协议中的LSP、OSPF协议中的LSA)发生变化时,整个网络拓扑以及工业级路由器路由需要全部重新计算。
    对于现在的骨干网络,通常网络拓扑都比较复杂,工业级4G路由器路由量非常巨大,同时工业无线路由器路由收敛性能要求也比较高。这种情况下,全部网络信息重新计算一遍不仅消耗的时间长、收敛慢,而且会耗费大量的CPU资源,对网络设备以及软件系统都造成了一定的冲击,如果是很少一点的网络信息变化而导致的全部重新计算,带来的消耗更是没有必要。在这种情况下,IGP协议的快速收敛就体现出了其巨大的优势。
    快速收敛是由多项技术结合而成的。在只有少量信息变化的情况下,如果要求整个网络的快速收敛,不仅要求单工业4G路由器的快速计算,同时还需要变化的路由信息能够快速的传播到整个网络中,采用“链路状态信息快速通告”的技术可以实现这一需求。
    在工业级无线路由器路由计算方面,主要的思想就是“增量计算”(即,只计算变化的部分,而不是全部计算)。SPF算法将整个网络信息分为两个部分(如下图所示):一个部分是网络的顶点(对应于网络中的工业级全网路由器、共享网段)和边(工业全网路由器以及共享网段之间的链路)组成的网络拓扑;另一个部分是挂在顶点上的叶子(网段路由、主机路由)。进行路由计算的工业LTE路由器称为“根(ROOT)”;路由计算的第一步就是根据拓扑计算出以ROOT为根的一棵最短路径树,第二步就是根据最短路径树计算各个顶点上的叶子(路由)。
    针对网络拓扑中的最短路径树的增量计算称为ISPF(Incremental SPF);而针对叶子(路由)的增量计算则称为PRC (Partial Route Calculate)。“增量计算”能够极大地提高单工业级LTE路由器的计算性能,降低CPU负荷。
    另一方面,普通的路由计算定时器一般在10秒时间间隔,也阻碍了路由计算的快速进行,因此定时器的优化也成为要点。采用指数退避的形式来控制定时器的超时时间间隔从短间隔逐步增加到长间隔,可以有效的加快路由的计算速度,同时避免了短时间内进行多次的工业全网通路由器路由计算。
    在SPF计算中,网络是由顶点(工业TD-LTE路由器以及共享网段)以及边(全网通工业路由器之间以及与共享网段之间的链接)构成,最终形成一棵以计算工业级全网通路由器为根的最短路径树;而路由则是附着在树的顶点上的叶子。
    ISIS以及OSPF协议在数据库中存储的是自己特定格式的链路信息,这些信息并不能直接反映出拓扑的情况以及路由与拓扑的关系,因此全网工业级路由器SPF必须通过全部的计算过程来确定最短路径树,并计算出路由。但是,SPF并不保存这个计算结果;这样当有信息发生变化时,SPF只能再次全部重新计算一遍。
    ISPF只处理网络拓扑的信息,即只负责计算出最短路径树。通过重新组织全网通工业级路由器链路信息,ISPF形成了一个直接反映网络拓扑的“图”状数据库;而计算出的最短路径树则保存在这个“图”中。当链路状态信息发生变化,全网工业路由器ISPF会判断出哪部分网络拓扑受到了影响,从而只计算那些受到了影响的部分,而不是全部网络拓扑。

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