CN116916405B - 一种5g集群路由器路由控制方法、装置及集群路由器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种5G集群路由器路由控制方法、装置及集群路由器：控制方法包括：S1、距离向量计算：使用距离向量算法计算出路由表，将路由表广播到相邻的路由器；S2、链路状态计算：收集相邻路由器的链路状态信息，计算出整个网络的最短路径，将计算出的最短路径信息发送到相邻的路由器；采用Dijkstra路由算法；通过收集相邻路由器的链路状态信息，并计算出整个网络的最短路径，以构建出整个网络的路由表。一、高效稳定：采用距离向量算法和链路状态算法相结合的混合路由计算方法，可以在保证网络稳定性的同时，提高路由计算的效率。

Description

一种5G集群路由器路由控制方法、装置及集群路由器

技术领域

本发明涉及集群路由器技术领域，特别涉及一种5G集群路由器路由控制方法、装置及集群路由器。

背景技术

5G集群路由器是一种用于构建5G无线通信网络的路由器，其具有高速、高可靠性和高密度等特点，可以满足5G网络的高要求。5G集群路由器可以通过集群化部署，实现负载均衡、高可用性、无缝切换等功能，提高网络的容错能力和服务质量。

5G集群路由器主要包括无线通信技术、路由协议技术、网络安全技术等。其中，无线通信技术是5G集群路由器的核心技术之一，包括5G NR、WiFi6等，可以实现高速、低延迟、大带宽的无线数据传输。

在实际应用中，5G集群路由器可以应用于各种场景，如大型企业、工业物联网、智慧城市、移动互联网等，可以实现高效、安全、可靠的数据通信和管理。

其中，传统5G集群路由器使用距离向量算法或链路状态算法存在以下缺点和局限性：

距离向量算：在网络规模较大时，计算复杂度较高，会导致路由表更新缓慢，容易出现路由环路等问题。同时，由于路由器只能获得相邻路由器的距离信息，可能会导致全局路由不优。

链路状态算法：在网络规模较大时，需要大量的计算和存储资源，同时需要频繁地广播链路状态信息，会占用大量的网络带宽。此外，链路状态算法容易出现震荡和收敛慢等问题，可能会影响网络的稳定性和可靠性。

因此，为了克服距离向量算法和链路状态算法的缺点，提出一种5G集群路由器路由控制方法、装置及集群路由器。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例希望提供一种5G集群路由器路由控制方法、装置及集群路由器，以解决或缓解现有技术中存在的技术问题，至少提供一种有益的选择；

本发明实施例的技术方案是这样实现的：

第一方面

一种5G集群路由器路由控制方法，包括如下步骤：

S1、距离向量计算：使用距离向量算法计算出路由表，将路由表广播到相邻的路由器；

S2、链路状态计算：收集相邻路由器的链路状态信息，计算出整个网络的最短路径，将计算出的最短路径信息发送到相邻的路由器；具体而言，采用Dijkstra路由算法；通过收集相邻路由器的链路状态信息，并计算出整个网络的最短路径，以构建出整个网络的路由表。

S3、混合路由计算：将S1和S2计算出的路由表和最短路径信息相结合，以形成新的路由表；在新路由表中，距离向量算法提供的路由信息作为基本路由信息，链路状态算法提供的最短路径信息作为辅助路由信息；

S4、路由表更新：当网络拓扑结构发生变化时，使用距离向量算法计算出新的路由表，并将路由表广播到相邻的路由器。

在上述实施方式中：该5G集群路由器路由控制方法需要在路由器中进行实现。具体实现方式可以采用编程语言（如C++、Python）编写相应的程序，以实现距离向量算法、链路状态算法和混合路由算法等。在具体应用中，可以将该程序部署在路由器上，并通过网络接口进行控制和管理。

其中在一种实施方式中：在所述S1中，使用距离向量算法计算出路由表：

设路由器i到路由器j的距离为d{i,j}，路由器i的路由表表示为：

其中N为网络中的路由器数目；路由器i的路由表每隔一段时间更新一次，更新方式为：

其中Di^{t+1}(j)表示在时间t+1时，路由器i到路由器j的最短距离；

c{i,k}表示路由器i到路由器k的距离；

Dk^t(j)表示路由器k到路由器j的最短距离；

在更新路由表时，如果距离发生变化，则路由器i将更新的路由表广播给它的邻居节点。

在上述实施方式中：该方法需要在路由器中实现距离向量算法。具体可以采用C++、Python等编程语言编写程序，实现距离向量算法的计算和更新功能。该程序可以被部署到路由器中，通过路由器的网络接口进行控制和管理。

其中在一种实施方式中：在所述S3中，将距离向量算法计算出的路由表和链路状态算法计算出的最短路径信息相结合，以形成新的路由表；在新路由表中，距离向量算法提供的路由信息作为基本路由信息，链路状态算法提供的最短路径信息作为辅助路由信息：

计算方式为：

其中Di(j)表示路由器i到路由器j的最短距离，L{i,j}表示路由器i到路由器j的链路状态。

在计算路由表时，先使用距离向量算法计算出基本路由信息，然后使用链路状态算法计算出最短路径信息。最后，将基本路由信息和最短路径信息相结合，以得到新的路由表。如果距离或链路状态发生变化，则需要重新计算路由表。

在上述实施方式中：对于S3步骤中的混合路由计算，采用先计算距离向量算法得到基本路由信息，再使用链路状态算法计算出最短路径信息，最后将两者结合得到新的路由表的方式进行实现。

第二方面

一种5G集群路由器路由控制装置，所述控制装置采用如上述所述的控制方法和相关算法，其中：

所述控制装置包括用于执行程序的指令集，完成数据计算和逻辑控制的处理器模块，所述处理器模块均交互连接有：

用于存储所述控制方法的所需的数据、程序代码和运行结果的存储模块；

实现与网络的通信，支持以太网、WiFi、4G或5G中一种或多种通信协议，配合算法所需的数据传输的网络接口模块；

保证算法的同步性的功能性模块。

在上述实施方式中：控制装置采用高性能CPU和内存作为处理器模块，以实现对程序指令集的执行、数据计算和逻辑控制。同时，将程序所需的数据、程序代码和运行结果存储在存储模块中，用于在算法计算和网络通信过程中的数据存储和管理。此外，网络接口模块用于实现与网络的通信，支持以太网、WiFi、4G或5G等通信协议，配合算法所需的数据传输。在算法执行过程中，保证算法的同步性的功能性模块也是必不可少的。

其中在一种实施方式中：所述处理器模块包括CPU模块；

所述存储模块包括闪存模块或SDRAM模块中的一种或多种任意组合；

所述网络接口模块包括以太网模块、WiFi模块、4G模块或5G模块中的一种或多种任意组合；

所述功能性模块包括用于传递时间信息的时钟芯片、用于供电的电源管理芯片、用于调试和监测硬件运行状态的JTAG调试接口模块和用于硬件散热的散热器。

在这种实施方式中，处理器模块采用CPU模块，可实现更高效的数据处理和逻辑控制。存储模块可以是闪存模块或SDRAM模块中的一种或多种任意组合，可提供更大的存储容量和更高的读写速度。网络接口模块可包括以太网模块、WiFi模块、4G模块或5G模块中的一种或多种任意组合，以支持多种通信协议和实现更广泛的应用场景。功能性模块包括用于传递时间信息的时钟芯片，以确保算法的同步性；用于供电的电源管理芯片，以保证设备的稳定运行；用于调试和监测硬件运行状态的JTAG调试接口模块，方便开发人员进行调试和维护；以及用于硬件散热的散热器，以保证设备长时间稳定运行。这些模块的任意组合可以满足不同应用场景的需求，提供更加灵活和可定制化的设计方案。

第三方面

一种5G集群路由器，所述路由器包括如上述所述的控制装置；

所述5G集群路由器包括：

确定装置的IP地址和子网掩码，以及与终端设备相连的物理网口或无线接口的网络参数；

配置路由器的基本路由表：包括与相邻路由器的距离、网络拓扑结构信息；

配置路由器的集群路由表：将多个路由器的路由表整合成一个集群路由表，以实现路由转发和负载均衡。

配置路由器的安全策略，包括防火墙、访问控制等，以确保网络安全。

对路由器进行监控和管理，包括实时监测网络流量、运行状态等，并进行故障诊断和维护。

同时，如果只需要构建一个小型网络，可以将这个装置作为唯一的路由器，直接与终端设备相连，实现数据转发和路由功能。

在这种情况下，装置需要配置多个物理网口或无线接口，以实现与多个终端设备的链接。同时，还需要配置路由器的IP地址和子网掩码等网络参数，以便终端设备能够访问互联网。

在上述实施方式中：该5G集群路由器可以通过配置IP地址和子网掩码等网络参数，将其连接到终端设备，并通过物理网口或无线接口与终端设备进行通信，以实现数据的转发和路由功能。在构建小型网络时，可以将该装置作为唯一的路由器直接与终端设备相连，而对于大型网络，需要通过配置多个路由器来实现。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

一、高效稳定：采用距离向量算法和链路状态算法相结合的混合路由计算方法，可以在保证网络稳定性的同时，提高路由计算的效率。

二、自适应性强：路由表更新过程中，能够自动地适应网络拓扑结构的变化，从而使路由表始终保持最优状态，保证网络的高效运行。

三、灵活性高：可根据不同的网络需求，灵活地配置基本路由表和集群路由表，以适应不同的网络环境和应用场景。

四、可扩展性强：采用模块化设计，可以根据需要增加或删除相应的硬件模块，以扩展其功能和性能。

同时，这种5G集群路由器路由控制方法和装置是基于距离向量算法和链路状态算法相结合的混合路由算法，可以克服传统技术中单独使用距离向量算和链路状态算法所存在的技术问题。

首先，混合路由算法通过结合距离向量算法和链路状态算法的优势，在保证路由表更新速度的同时，通过计算全局最短路径信息，优化网络拓扑结构，避免出现路由环路等问题。

其次，该技术采用了Dijkstra路由算法，用于计算全局最短路径信息，而Dijkstra算法计算最短路径时只需要遍历一次网络中的所有节点，相较于链路状态算法具有更低的计算和存储资源消耗。同时，混合路由算法在更新路由表时只需要广播基本路由信息，而不需要广播全局链路状态信息，避免了频繁广播链路状态信息所造成的带宽占用问题。

综上，通过距离向量算法和链路状态算法的结合，采用Dijkstra算法计算全局最短路径信息，以及只广播基本路由信息的方式更新路由表，这种5G集群路由器路由控制方法和装置克服了传统技术中单独使用距离向量算和链路状态算法所存在的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的计算方法流程示意图；

图2为本发明的控制装置模块连接示意图；

图3为本发明的功能性模块示意图；

图4为本发明的示例性场景展示的路由器拓扑示意图；

图5为本发明的实施例展示的路由器拓扑示意图；

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制；

在现有技术中，传统5G集群路由器使用距离向量算法或链路状态算法存在以下缺点和局限性：

（1）距离向量算：在网络规模较大时，计算复杂度较高，会导致路由表更新缓慢，容易出现路由环路等问题。同时，由于路由器只能获得相邻路由器的距离信息，可能会导致全局路由不优。

（2）链路状态算法：在网络规模较大时，需要大量的计算和存储资源，同时需要频繁地广播链路状态信息，会占用大量的网络带宽。此外，链路状态算法容易出现震荡和收敛慢等问题，可能会影响网络的稳定性和可靠性。

因此，为了克服距离向量算法和链路状态算法的缺点，将5G集群路由器设计一种采用混合路由算法，能够以实现更高效、更稳定的路由转发和管理；为此，请参阅图1-3，本发明提供一种集成式技术方案以解决上述技术问题：并且，下文将分别以控制方法、运行该控制方法的硬件式控制装置、以及应用该控制装置的集成路由器进行详细介绍：

一种5G集群路由器路由控制方法，包括如下步骤：

S1、距离向量计算：使用距离向量算法计算出路由表，将路由表广播到相邻的路由器；

其中，在S1中，使用距离向量算法计算出路由表：

设路由器i到路由器j的距离为d{i,j}，路由器i的路由表表示为：

其中N为网络中的路由器数目；路由器i的路由表每隔一段时间更新一次，更新方式为：

其中Di^{t+1}(j)表示在时间t+1时，路由器i到路由器j的最短距离；

c{i,k}表示路由器i到路由器k的距离；

Dk^t(j)表示路由器k到路由器j的最短距离；

在更新路由表时，如果距离发生变化，则路由器i将更新的路由表广播给它的邻居节点。

在本方案中：该方法需要在路由器中实现距离向量算法。具体可以采用C++、Python等编程语言编写程序，实现距离向量算法的计算和更新功能。该程序可以被部署到路由器中，通过路由器的网络接口进行控制和管理。

具体的：距离向量算法是一种基于迭代更新的算法，每个路由器维护一个距离向量表，用于存储路由器到其他节点的距离。在更新路由表时，每个路由器会将自己的距离向量表广播给相邻的路由器，邻居节点收到更新的距离向量表后，根据距离信息进行更新。

具体实现时，每个节点需要记录下它到其它所有节点的距离，并将这些距离保存在路由表中。每当一个节点的距离发生变化时，它会将更新后的路由表广播给它的邻居节点，邻居节点接收到广播后会进行路由表更新。路由表的更新需要在网络拓扑结构发生变化时进行，以保证网络的正常运行。

可以理解的是，在上述实施方式中：该路由控制方法采用距离向量算法计算出路由表，实现路由器之间的距离计算和路由表更新。该方法具有实现简单、计算速度快的优点，可以实现快速的路由转发和管理。同时，路由器之间的路由表广播可以实现路由表的及时更新，保证网络的正常运行。

S2、链路状态计算：收集相邻路由器的链路状态信息，计算出整个网络的最短路径，将计算出的最短路径信息发送到相邻的路由器；具体而言，采用Dijkstra路由算法；通过收集相邻路由器的链路状态信息，并计算出整个网络的最短路径，以构建出整个网络的路由表。

S3、混合路由计算：将S1和S2计算出的路由表和最短路径信息相结合，以形成新的路由表；在新路由表中，距离向量算法提供的路由信息作为基本路由信息，链路状态算法提供的最短路径信息作为辅助路由信息；

在S3中，将距离向量算法计算出的路由表和链路状态算法计算出的最短路径信息相结合，以形成新的路由表；在新路由表中，距离向量算法提供的路由信息作为基本路由信息，链路状态算法提供的最短路径信息作为辅助路由信息：

计算方式为：

其中Di(j)表示路由器i到路由器j的最短距离，L{i,j}表示路由器i到路由器j的链路状态。

在计算路由表时，先使用距离向量算法计算出基本路由信息，然后使用链路状态算法计算出最短路径信息。最后，将基本路由信息和最短路径信息相结合，以得到新的路由表。如果距离或链路状态发生变化，则需要重新计算路由表。

在本方案中：对于S3步骤中的混合路由计算，采用先计算距离向量算法得到基本路由信息，再使用链路状态算法计算出最短路径信息，最后将两者结合得到新的路由表的方式进行实现。

具体的：该实施方式的具体的：是利用距离向量算法和链路状态算法两种不同的路由计算方法，分别计算出基本路由信息和最短路径信息，并将它们结合在一起得到新的路由表。距离向量算法通过记录每个节点到其他节点的距离，计算出最短距离和最短路径，得到每个节点的路由表。链路状态算法通过收集每个节点的链路状态信息，计算出整个网络的最短路径和最短距离，得到每个节点的路由表。将这两种路由计算方法结合在一起，可以利用它们的优点得到更加稳定和可靠的路由表。

可以理解的是，在上述实施方式中：该实施方式的功能是在路由计算过程中，结合距离向量算法和链路状态算法两种方法，通过计算得到基本路由信息和最短路径信息，并将它们结合在一起得到新的路由表。该路由表具有更高的稳定性和可靠性，可以更好地应对网络拓扑结构的变化和网络流量的变化。同时，该实施方式还能够更快地收敛路由表，并减少路由表的更新次数，从而提高路由计算的效率。

S4、路由表更新：当网络拓扑结构发生变化时，使用距离向量算法计算出新的路由表，并将路由表广播到相邻的路由器。

示例性的，对于S1而言，请参阅图4：

假设有一个由5个路由器组成的网络，拓扑结构如图所示，其中，路由器之间的连线表示它们之间有连通性。假设路由器1的初始路由表如下：

表示路由器1到路由器1的距离为0，到路由器2的距离为3，到其它路由器的距离为无穷大。为了计算路由表，路由器1需要知道它的邻居节点的路由表信息。假设路由器1的邻居节点2和3的路由表信息如下：

在时间t=1时，路由器1根据邻居节点的路由表信息更新自己的路由表，计算方式为：

所以，路由器1在时间t=1时的路由表为：

可以看到，路由器1的路由表发生了变化，它现在知道了到路由器2的最短距离为4，到路由器3的最短距离为5，到路由器4和路由器5的最短距离都是5。

在时间t=2时，假设路由器2的距离发生了变化，到路由器3的距离变为4。那么路由器1需要重新计算自己的路由表，并将路由表广播给它的邻居节点。计算方式为：

所以，路由器1在时间t=2时的路由表为：

可以看到，路由器1的路由表发生了变化，它现在知道了到路由器2的最短距离为5，到路由器3的最短距离为3，到路由器4和路由器5的最短距离仍然是5。

结合上述，进一步示例性的，对于S2而言，请参阅图4：其中，路由器之间的连线表示它们之间有连通性。假设路由器1的初始链路状态如下：

表示路由器1与其它路由器之间的链路状态信息。其中，L{1,2}表示路由器1与路由器2之间的链路状态，无穷大表示两个路由器之间没有连通性。

在时间t=1时，路由器1收集相邻路由器的链路状态信息，并计算出整个网络的最短路径。假设路由器1的相邻路由器2和3分别告诉它它们的链路状态信息如下：

所以，路由器1在时间t=1时的链路状态信息如下：

可以看到，路由器1计算出了到路由器2的最短路径为3，但是它并没有计算出到其它路由器的最短路径。这是因为链路状态算法需要进行多轮计算才能得出整个网络的最短路径。

结合上述，进一步示例性的，对于S3而言，请参阅图4：其中，路由器之间的连线表示它们之间有连通性。假设路由器1的初始路由表如下：

表示路由器1到其它路由器的距离。其中，D{1,1}表示路由器1到它自己的距离，0表示它到自己的距离为0。在时间t=1时，路由器1收集相邻路由器的链路状态信息和路由表信息，并将它们相结合，以形成新的路由表。假设路由器1在时间t=1时收到了链路状态算法计算出的到路由器3的最短路径为2的信息，那么路由器1可以使用混合路由算法来更新它的路由表，计算方式为：

可以看到，新的路由表是通过距离向量算法计算出的基本路由信息和链路状态算法计算出的最短路径信息相结合得到的。其中，距离向量算法提供的路由信息作为基本路由信息，链路状态算法提供的最短路径信息作为辅助路由信息。通过使用混合路由算法，路由器1更新了它的路由表，从而可以更准确地向其它路由器发送数据。

结合上述，进一步示例性的，对于S4而言，请参阅图4：假设在时间t=2时，网络拓扑结构发生了变化，路由器2和路由器3之间的连线断开了，导致路由器1的路由表需要更新。在这种情况下，路由器1可以使用距离向量算法重新计算出它到其它路由器的距离，并将新的路由表广播到相邻的路由器。假设路由器1在时间t=2时，计算出了新的路由表，如下：

在更新完路由表之后，路由器1将新的路由表广播到相邻的路由器，以便它们更新它们的路由表。假设路由器1将新的路由表广播给了路由器2和路由器4，路由器2和路由器4更新了它们的路由表。更新后，路由器2的路由表为：

而路由器4的路由表为：

通过上述场景模拟，可以看到，当网络拓扑结构发生变化时，使用距离向量算法重新计算出新的路由表，并将路由表广播到相邻的路由器，从而可以更新路由器的路由表，确保路由器可以准确地将数据发送到目的地。

在上述S1~S4中，还包括：

（1）距离向量算法和链路状态算法的权重分配：确定距离向量算法和链路状态算法在路由表中所占的比重；优选根据实际网络状况和需求来确定权重分配；

（2）路由表的更新策略：指定路由表的更新策略，适应网络拓扑结构的变化；在实际应用中，优选使用增量更新或全局更新策略；

（3）路由表的优化：对路由表进行优化，以提高路由算法的性能和稳定性；在实际应用中，优选使用拆分等方法来减少路由表的大小和复杂度。

在本方案中：该5G集群路由器路由控制方法需要在路由器中进行实现。具体实现方式采用编程语言（如C++、Python）编写相应的程序，以实现距离向量算法、链路状态算法和混合路由算法等。在具体应用中，可以将该程序部署在路由器上，并通过网络接口进行控制和管理。

在上述控制方法的基础上，本具体实施方式进一步公开一种5G集群路由器路由控制装置，控制装置采用如上述的控制方法和相关算法，其中请参阅图2~3：

控制装置包括用于执行程序的指令集，完成数据计算和逻辑控制的处理器模块，处理器模块均交互连接有：

用于存储控制方法的所需的数据、程序代码和运行结果的存储模块；

实现与网络的通信，支持以太网、WiFi、4G或5G中一种或多种通信协议，配合算法所需的数据传输的网络接口模块；

保证算法的同步性的功能性模块。

在本方案中：控制装置采用高性能CPU和内存作为处理器模块，以实现对程序指令集的执行、数据计算和逻辑控制。同时，将程序所需的数据、程序代码和运行结果存储在存储模块中，用于在算法计算和网络通信过程中的数据存储和管理。此外，网络接口模块用于实现与网络的通信，支持以太网、WiFi、4G或5G等通信协议，配合算法所需的数据传输。在算法执行过程中，保证算法的同步性的功能性模块也是必不可少的。

具体的：该控制装置的处理器模块作为整个路由器系统的核心，通过执行程序指令集完成路由表计算、数据传输和路由控制等功能，其计算结果和运行状态都需要保存在存储模块中。网络接口模块则负责将路由器和网络中的其他设备连接起来，实现数据传输和接收。算法执行过程中，保证算法的同步性的功能性模块可以协调各模块之间的执行顺序，确保算法计算和网络通信的正确进行。

可以理解的是，在上述实施方式中：该控制装置通过处理器模块的计算和逻辑控制，实现了距离向量算法、链路状态算法和混合路由算法的计算和执行，能够实时更新路由表，并通过网络接口模块完成数据的传输和接收，保证了路由控制的实时性和有效性。同时，存储模块存储了所需的数据和程序代码，网络接口模块支持多种通信协议，功能性模块保证算法的同步性，这些模块的协同工作，保证了整个路由器系统的稳定性和可靠性。

进一步优选的：

处理器模块：优选为常见的CPU模块，如NXP i.MX 8、Rockchip RK3399等，也优选为MCU模块，如STM32系列、Nordic nRF52等。

存储模块：优选为闪存芯片、SD卡等存储器件，如Samsung K9F1G08U0E、ToshibaTHGBMFG6C1LBAIL、SanDisk SDSDXXG-064G-ANCIN等。

网络接口模块：优选为常见的以太网接口芯片，如Broadcom BCM5461、RealtekRTL8211E、Microchip LAN8710A等，也优选为4G/5G模块和WiFi模块，如Quectel EC25、u-blox SARA-R410M、ESP8266等。

时钟模块：优选为常见的时钟芯片，如DS3231、PCF8563、RX-8025T等，也可以采用定时器等硬件实现。

电源管理模块：优选为常见的电源管理芯片，如TI BQ24195、ST L6920DB、MaximMAX77812等。

调试接口模块：优选为常见的调试接口，如JTAG、SWD等，也优选为USB转串口模块等辅助工具。

在这种实施方式中，处理器模块采用CPU模块，可实现更高效的数据处理和逻辑控制。存储模块可以是闪存模块或SDRAM模块中的一种或多种任意组合，可提供更大的存储容量和更高的读写速度。网络接口模块可包括以太网模块、WiFi模块、4G模块或5G模块中的一种或多种任意组合，以支持多种通信协议和实现更广泛的应用场景。功能性模块包括用于传递时间信息的时钟芯片，以确保算法的同步性；用于供电的电源管理芯片，以保证设备的稳定运行；用于调试和监测硬件运行状态的JTAG调试接口模块，方便开发人员进行调试和维护；以及用于硬件散热的散热器，以保证设备长时间稳定运行。这些模块的任意组合可以满足不同应用场景的需求，提供更加灵活和可定制化的设计方案。

在本方案中，本装置整体的所有电器元件依靠市电进行供能；具体的，装置整体的电器元件与市电输出端口处通过继电器、变压器和按钮面板等装置进行常规电性连接，以满足本装置的所有电器元件的供能需求。

在本方案中，本装置整体的所有电器元件还可以依靠上述控制装置内电源管理模块所安装的蓄电池进行供能；具体的，装置整体的电器元件与蓄电池输出端口处通过继电器、变压器和按钮面板等装置进行常规电性连接，以满足本装置的所有电器元件的供能需求。

在上述控制方法的基础上，本具体实施方式进一步公开一种5G集群路由器，路由器包括如上述的控制装置；

5G集群路由器包括：

（1）确定装置的IP地址和子网掩码，以及与终端设备相连的物理网口或无线接口的网络参数；

（2）配置路由器的基本路由表：包括与相邻路由器的距离、网络拓扑结构信息；

（3）配置路由器的集群路由表：将多个路由器的路由表整合成一个集群路由表，以实现路由转发和负载均衡。

（4）配置路由器的安全策略，包括防火墙、访问控制等，以确保网络安全。

（5）对路由器进行监控和管理，包括实时监测网络流量、运行状态等，并进行故障诊断和维护。

可以理解的是，在本具体实施方式中，如果只需要构建一个小型网络，可以将这个装置作为唯一的路由器，直接与终端设备相连，实现数据转发和路由功能。

在这种情况下，装置需要配置多个物理网口或无线接口，以实现与多个终端设备的链接。同时，还需要配置路由器的IP地址和子网掩码等网络参数，以便终端设备能够访问互联网。

在本方案中：该5G集群路由器可以通过配置IP地址和子网掩码等网络参数，将其连接到终端设备，并通过物理网口或无线接口与终端设备进行通信，以实现数据的转发和路由功能。在构建小型网络时，可以将该装置作为唯一的路由器直接与终端设备相连，而对于大型网络，需要通过配置多个路由器来实现。

具体的：该5G集群路由器通过集成控制装置，实现路由控制方法和相关算法，以计算路由表、最短路径信息和混合路由表等，并通过配置IP地址和子网掩码等网络参数，将其连接到终端设备，通过物理网口或无线接口与终端设备进行通信，以实现数据的转发和路由功能。同时，也可以通过配置多个路由器来构建大型网络，以实现更高效的数据传输和路由功能。

可以理解的是，在上述实施方式中：该5G集群路由器具有灵活性和可扩展性，可以应用于不同规模的网络环境，满足不同用户需求。该装置还具有较高的安全性，可以配置安全策略，如防火墙和访问控制等，以确保网络的安全。此外，还可以对路由器进行监控和管理，进行故障诊断和维护，以保证网络的稳定性和可靠性。

以上所述具体实施方式的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述具体实施方式中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

实施例：为使本发明的上述具体实施方式更加明显易懂，下面对本发明的具体实施方式做详细的示例性的说明。本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的实施例的限制。

本实施例基于上述具体实施方式中描述的相关原理，其中示例性应用时：

请参阅图5：在一个网络中有5个路由器，它们的拓扑结构如图5所示，其中，数字表示路由器的编号，图中用直线连接的两个数字表示这两个路由器之间存在一条连接。

现在工作人员要使用距离向量算法、链路状态算法和混合路由算法来计算出整个网络的最短路径，并更新路由表。

首先，使用距离向量算法计算每个路由器到其它路由器的距离，并广播路由表到相邻路由器。设在时间t=0时，路由器1使用距离向量算法计算出了它到其它路由器的距离，得到如下路由表：

接下来，使用链路状态算法，路由器1收集相邻路由器的链路状态信息，并计算出整个网络的最短路径。设在时间t=1时，路由器1收到了相邻路由器2和路由器3发来的链路状态信息，得到如下邻接矩阵：

通过Dijkstra算法，路由器1计算出整个网络的最短路径为：……

路由器1将计算出的最短路径信息发送给相邻路由器2和路由器3，并更新自己的路由表。更新后，路由器1的路由表为：

接下来，使用混合路由算法，将距离向量算法和链路状态算法计算出的路由表和最短路径信息相结合，形成新的路由表。在新路由表中，距离向量算法提供的路由信息作为基本路由信息，链路状态算法提供的最短路径信息作为辅助路由信息。设在时间t=2时，路由器1使用混合路由算法，将距离向量算法和链路状态算法计算出的路由表相结合，得到如下新的路由表：

最后，当网络拓扑结构发生变化时，使用距离向离算法重新计算出新的路由表，并将路由表广播到相邻的路由器。设在时间t=3时，路由器4和路由器5之间的连接断开，路由器1收到了相邻路由器4和路由器5发来的消息，得知网络拓扑结构发生了变化。此时，路由器1使用距离向量算法重新计算出新的路由表，并将路由表广播到相邻的路由器。设在时间t=3时，路由器1使用距离向量算法重新计算出了它到其它路由器的距离，得到如下路由表：

更新后，路由器1的路由表为：

通过上述场景模拟，工作人员可以看到，使用距离向量算法、链路状态算法和混合路由算法，可以计算出整个网络的最短路径，并更新路由表。当网络拓扑结构发生变化时，使用距离向量算法重新计算出新的路由表，并将路由表广播到相邻路由器。通过路由表的更新，路由器可以正确地转发数据包，从而保证网络通信的顺畅和高效。

以上所述实施例仅表达了本发明的相关实际应用的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于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，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (5)

1.一种5G集群路由器路由控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、距离向量计算：计算出路由表，将路由表广播到相邻的路由器，使用距离向量算法计算出路由表，并将路由表广播到相邻的路由器；

S2、链路状态计算：收集相邻路由器的链路状态信息，计算出整个网络的最短路径，将计算出的最短路径信息发送到相邻的路由器；采用Dijkstra路由算法；通过收集相邻路由器的链路状态信息，并计算出整个网络的最短路径，以构建出整个网络的路由表；

S3、混合路由计算：将S1和S2计算出的路由表和最短路径信息相结合，以形成新的路由表：在新路由表中，距离向量算法提供的路由信息作为基本路由信息，链路状态算法提供的最短路径信息作为辅助路由信息；

计算方式为：

；

其中D_i(j)表示路由器i到路由器j的最短距离，L_i,j表示路由器i到路由器j的链路状态；

S4、路由表更新：当网络拓扑结构发生变化时，使用距离向量算法计算出新的路由表，并将路由表广播到相邻的路由器；

在所述S1中，还包括使用距离向量算法计算出路由表：

设路由器i到路由器j的距离为d_i,j，路由器i的路由表表示为：

；

其中N为网络中的路由器数目；路由器i的路由表每隔一段时间更新一次，更新方式为：

；

其中D_i ^{t+1}(j)表示在时间t+1时，路由器i到路由器j的最短距离；

c_i,k表示路由器i到路由器k的距离；

D_k ^t(j)表示路由器k到路由器j的最短距离；

在更新路由表时，如果距离发生变化，则路由器i将更新的路由表广播给它的邻居节点。

2.一种5G集群路由器路由控制装置，其特征在于：所述控制装置采用如权利要求1所述的控制方法，其中：

所述控制装置包括用于执行程序的指令集，完成数据计算和逻辑控制的处理器模块，所述处理器模块均交互连接有：

用于存储所述控制方法的所需的数据、程序代码和运行结果的存储模块；

实现与网络的通信，支持以太网、WiFi、4G或5G中一种或多种通信协议，配合算法所需的数据传输的网络接口模块；

保证算法的同步性的功能性模块。

3.根据权利要求2所述的控制装置，其特征在于：所述处理器模块包括CPU模块；

所述存储模块包括闪存模块或SDRAM模块中的一种或多种任意组合；

所述网络接口模块包括以太网模块、WiFi模块、4G模块或5G模块中的一种或多种任意组合；

所述功能性模块包括用于传递时间信息的时钟芯片、用于供电的电源管理芯片、用于调试和监测硬件运行状态的JTAG调试接口模块和用于硬件散热的散热器。

4.一种5G集群路由器，其特征在于：所述路由器包括如权利要求2-3任意一项所述的控制装置。

5.根据权利要求4所述的5G集群路由器，其特征在于：所述5G集群路由器包括：

确定装置的IP地址和子网掩码，以及与终端设备相连的物理网口或无线接口的网络参数；

配置路由器的基本路由表：包括与相邻路由器的距离、网络拓扑结构信息；

配置路由器的集群路由表：将多个路由器的路由表整合成一个集群路由表，以实现路由转发和负载均衡。