UTN技术原理、主流协议及路由技术资料
OTN技术原理(-最完善版本)讲解
挑战之二：灵活性
CAP
基于 IP 的 各种新业务
突发性
Cluster
超宽带
多样化
LAN
UMTS
问题: 光交换与光联网能否很好地支持分组(IP) ?
对光网络的 期盼
动态
灵活
高效
分布式 适应性 大规模 层域化
OBADM
光网络
融合业务
大信息量 流式传输
I组P播分能组力网络
异构性 开放性 动态性 分布性 自治性
伽马射线
10-2
X -射线
1
102
紫外光
可见光
104
红外光
106
108
无线电波
1010
1012
红外区
近红外区
400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800
波长（nm）
第一损耗窗
O-band (1260-1360nm)
E-band (1360-1460nm)
S-band (1460-1530nm) C-band (1530-1565nm) L-band (1565-1625nm) U-band (1625-1675nm)
措施：交换向全送网
- 19 -
光传送网现状：城域传送网
- 20 -
光传送网现状：干线/城域核心
- 21 -
光传送网现状：城域接入与汇聚
- 22 -
承载业务流构成的演变
比例
TDM 业务流
TDM 承载 TDM (SDH)
混合业务
Packet Over Transport (MSTP)
- 13 -
全球业务发展趋势预测
2009-2014年全球IP业务增长4倍以上，达到0.767Zettabyte， 年复合增长率(CAGR)为34%
浅议OTN技术及其应用
Special Technology专题技术DCW91数字通信世界2020.061 O TN 的概念与原理1.1 O TN 的概念OTN 的全称为光传输网技术，当前被称作新一代“数字光传输体系”。
该网络是通过一系列的国际标准，将电域和光域中的信号模式相结合，实现了信号传输标准的统一。
从电域来看，OTN 技术不但延续了电层开销、调度上的优势，还扩大了更宽的传输带宽，同时，通过异步映射，可实现透明传输业务，还具备带外、多域网络连接等能力。
从光域来看，ONT 技术提高了对客户端信号的监控能力，将光域划分成光信道、光复用和光传送三个段层，还提供了波分复用系统的物理接口。
1.2 O TN 技术的发展历程光传送技术已经过数十年的发展，一般可以有三个发展阶段：第一代光网络主要是SDH 技术，SDH 网络技术以电层为基础，需要通过光转换才能完成节点业务，在节点处完成分插复用、交叉互换等，光信号只有在再生段终端才存在。
可见，这条的网络条件下，该技术始终受限于电层限制，无法充分的发挥出光纤的有效带宽。
第二代光网络是光波分复用（WDM ）技术，该技术是通过在同一根光纤中，传输多个不同波长的光载波信号，其中，每个光载波信号中，由可以承载若干的数字或模拟信号。
这一代技术也被称为全光网技术。
WDM 技术的利用极大的提高了光缆的传输性能以及利用率。
第三代光网络就是OTN 技术。
ITU-T 在2003年完成制定了OTN 的系列标准。
2007年，我国发布了第一款OTN 设备，此后，OTN 技术在我国取得迅猛的发展，包括行业标准的制定、设备的研发都处于领先地位。
1.3 O TN 技术的原理OTN 思想源自SDH 技术体制，因为SDH 技术具有映射、复用、交叉连接、前向纠错等显著优点，所以，在容量更大的WDM 系统中将SDH 的可运营、可管理能力应用于其中，必然会发挥出更大的技术优势。
OTN 的光信号通常用由中心波长来描述。
而光信号的处理能够针对单波长，也能够针对一组波分复用组。
OTN技术原理及相关知识点
光分组交换
光电路交换网络
交换平面
控制平面
端到端信令
波长光通路
-routing
光交叉连接节点
GMPLS控制器
光分组交换网络
控制头
数据分组
交换平面
控制平面
光分组交换节点
OPS 控制器
光突发交换网络
控制分组
突发数据包
时间偏差
交换平面
控制平面
光突发交换节点
OBS 控制器
传送功能
控制功能
光联网技术：智能化
Alexander Graham Bell的“光电话”
发送器
接收器
米
电池
光源
听筒
话筒
光束
带狭缝的活动和固定板
焦点处配备硒接收装置的反射镜
接收器 发射器
光电话系统工作原理
光电话系统实验装置
1880年6月3日，继发明电话后4年贝尔实验了人类历史上的第一个光电话(Light Telephone) 通信系统 ……
光网络
实现全光弹性化
挑战之三：功耗
CAP
措施：交换向全光层转移
640Gb/s
10.8KW
CRS-1
100Tb/s
~1.7MW
160CRS-1
1Pb/s
~17.4MW (中型电站)
1600CRS-1
堆叠
堆叠
现象：功耗限制带宽增加
光传送网现状：干线传送网
光传送网现状：城域传送网
光传送网现状：干线/城域核心
(1847-1922)
Bell和他的光电话
光纤通信
十九世纪人们就已经掌握了内反射现象的基本原理 （John Tyndall, 1870） 早期即使带包层的光纤损耗也可达1000dB/km 左右 （1960） 工艺改进使接近理论极限的低损耗光纤成为可能 （约1979）
中国联通本地综合承载与传送设备技术规范
中国联通本地综合承载与传送设备技术规范12中国联通公司发布中国联通本地综合承载传送网设备技术规范v1.0Technical Specification for China Unicom Local Unified Transport Network Equipment v1.0(NEQ)中国联通公司企业标准QB/CU 057- -1-18发布-1-18实施目次1范围............................................................................................ 错误!未定义书签。
2规范性引用文件 ....................................................................... 错误!未定义书签。
3定义、术语和缩略语 ............................................................... 错误!未定义书签。
4设备基本要求............................................................................ 错误!未定义书签。
4.1 设备基本要求..................................................................... 错误!未定义书签。
5通用技术规范............................................................................ 错误!未定义书签。
5.1 设备系统架构..................................................................... 错误!未定义书签。
2.OTN技术原理
SDH的OAM&P功能应用到到DWDM光网络。 正是因循这样的思路，OTN设计之初是为了承载SDH的，所以对于以
太网业务、IP业务承载有先天性不足，典型表现在10GE业务的承载方 面，先后出了很多标准，目前最常用的是ODU2e。
特点（节点技术、数字化、交叉）
✓ 线路上采用WDM技术
✓ 采用G.709封装和开销管理，提高管理和互 通能力
✓ 对波长/子波长进行交叉连接提高组网、保 护和调度能力
IP/MPLS 包
OTN Switch
•小的延迟 •消除抖动 •大容量，可扩展
波长、ODU管道 IP over OTN
第 4页
WDM与OTN对比
OTN技术原理
华北分院·传输培训
什么是OTN？
OTN（Optical Transport Network），光传送网络。是由一组通过 光纤链路连接在一起的光网元组成的网络，能够提供基于光通道的客 户信号的传送、复用、路由、管理、监控以及保护（可生存性）。
OTN的一个明显特征是对于任何数字客户信号的传送设置与客户特定 特性无关，即客户无关性。(承载对象为比特流)
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3
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1
FAS
MFAS
SM
GCC0
RES RES JC
2
RES
TCM ACT
TCM6
TCM5
TCM4
FTFL RES JC
3
TCM3
TCM2
TCM1
PM
EXP RES JC
OTN原理及关键技术
OTN支持带宽的动态分配和调整，满足城域网中不同时段、不 同区域的带宽需求。
简化网络结构
通过OTN技术的引入，可以简化城域网的网络结构，降低网络 复杂性和运维成本。
典型案例分析
大容量传输
OTN技术可以实现数据中心之间大容量数据的快速传输，满足数 据中心互联的高带宽需求。
低时延保障
OTN提供了低时延的传输保障，确保数据中心之间数据传输的实 时性和高效性。
OTN网络拓扑结构选择
线性拓扑
适用于简单的点到点传输场景，具有低成本、易维护的优点，但缺 乏灵活性和可扩展性。
环形拓扑
适用于需要较高可靠性和自愈能力的场景，如城域网和骨干网。环 形拓扑具有较快的保护倒换速度和较好的资源利用率。
网状拓扑
适用于大型、复杂的网络场景，如国家级或国际级骨干网。网状拓扑 具有极高的灵活性和可扩展性，但建设和维护成本较高。
OTN网络拓扑
支持多种拓扑结构，如线性、环形 、网状等，可根据实际需求灵活选 择。
OTN协议栈
OTN协议栈组成
包括光传送网元管理层、光传送网控 制层和光传送网传送层三个层面，以 及各层之间的接口。
OTN协议栈功能
提供对光传送网的配置、故障、性能 和安全等管理功能，支持端到端的连 接建立、维护和拆除等操作。
提供完善的网络管理和保护功能，保障网络的安全稳 定运行。
OTN设备功能
提供灵活的交叉连接功能，实现光通道层（OCh ）和光复用段层（OMS）的连接和调度。
OTN系统பைடு நூலகம்构与配置
01
OTN系统架构
02
采用分层结构，包括光通道层（OCh）、光复用段层（ OMS）和光传输段层（OTS）。
03
5G网络完整技术结构及应用
主要内容
• 模块一：架构篇—5G网络系统架构及网元设备组成 • 模块二：无线网—5G无线网架构及技术原理与应用 • 模块三：核心网—5G核心网架构及技术原理与应用 • 模块四：承载网—5G承载网架构及技术原理与应用 • 模块五：设备篇—5G网络基站设备介绍及安装示例 • 模块六：建设篇—5G网络建设与部署方案实例分析 • 模块七：物联篇—5G物联网的体系架构及关键技术 • 模块八：终端篇—5G物联网终端、芯片与模组介绍 • 模块九：应用篇—5G物联网的行业应用与典型案例 • 模块十：项目篇—5G物联网的项目规划与设计方法
• gNB：NR Node B（NR基站）
• NR：新无线
第12页
5G网络与4G网络的关键需求差异对比分析
功耗需求 前传带宽需求 回传带宽需求 回传端口需求
时延需求
时间同步需求 L3需求 切片需求
5G网络
5倍左右 25GE/2*10GE/100GE
3-5G DU 10GE上联端口
根据业务差异明显，大量业 务对时延要求≦10ms
5G物联网关键技术与应用
第1页
问题与思考
• 5G网络采用全新的、革命性的、全IT技术架构重构未来网络，以用户和业务需求为 导向、以云架构为基础设施搭建下一代智能IT平台，构建全联接型社会。
• 5G网络的发展目标是做强移动互联网，做大移动物联网，主要面向增强移动宽带 （eMBB）（面向人）、海量机器类型通信（mMTC）（面向物联网）与超高可靠 低时延（uRLLC）（面向工业互联网）三大应用场景。
（3）分布式部署
边缘TIC
TIC：形成网络基
础设施资源池，承
载不同网络功能。
接入层
50GE/100GE
DU 10GE
otn技术的原理与应用
OTN技术的原理与应用一、OTN技术的基本概念•OTN（Optical Transport Network）即光传送网，是一种用光纤传送高速、大容量信号的网络技术。
•OTN技术是基于SDH（Synchronous Digital Hierarchy）技术发展而来的，具有更高的容量和更强的容错能力。
二、OTN技术的原理OTN技术的原理主要包括以下几个方面：1. 光电转换•光信号在传输过程中需要经过光电转换，将光信号转换为电信号进行处理和调度。
2. 光传输•OTN技术采用光纤进行信号传输，光信号在光纤中以光的形式传输，通过光纤的高速传输能力实现大容量信号的传输。
3. FEC（Forward Error Correction）前向纠错码•OTN技术采用FEC前向纠错码来提高传输的可靠性，通过添加冗余信息纠正传输过程中的错误。
4. OPU（Optical Payload Unit）光荷载单元•OPU是OTN中的传输单元，用于将高层协议的数据打包成OTN帧进行传输。
5. OTU（Optical Transport Unit）光传输单元•OTU是OTN中的传输单元，用于将OPU进行光电转换和调度。
三、OTN技术的应用OTN技术在现代光传送网络中得到了广泛的应用，主要体现在以下几个方面：1. 大容量传输•OTN技术具有很强的传输能力，能够实现大容量信号的传输，满足了现代通信网络对高带宽、大容量传输的需求。
2. 高可靠性•OTN技术采用了FEC前向纠错码，可以提高传输的可靠性，减少传输过程中的错误。
3. 灵活性和扩展性•OTN技术支持多种不同速率的传输，可以根据需求进行灵活配置和扩展，满足不同场景下的传输需求。
4. 聚合与交叉连接•OTN技术支持多个信号的聚合和交叉连接，可以灵活配置传输路径，满足不同业务的需求。
5. 兼容性•OTN技术兼容SDH和其他传输技术，可以与现有网络进行互联互通，方便网络的升级和改造。
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6
路由协议分析
根据路由器在自治系统（AS）中的位置，可分为：
内部网关协议（Interior Gateway Protocol，IGP） RIP OSPF IS-IS IGRP EIGRP 外部网关协议（Exterior Gateway Protocol，EGP） BGP 其它域间路由协议：如CIDR（无类别域际路由选择）、 IDRP（域际路由协议）
路由协议分析
OSPF路由发布与计算 区域 • OSPF的区域是描述的一组逻辑上的OSPF路由器和链路，它可以将 OSPF域分割成几个子域，而对于每一个区域内的路由器无需了解区 域外部的拓扑细节。LSA泛洪扩散被限制在每一个区域内来进行。 且路由器仅需保持与其区域内的路由器相同的LSDB，无需同整个 OSPF域内的所有路由器同步相同的LSDB。 路由器类型 • OSPF协议的路由器类型有以下4种： • 内部路由器（Internal Router）—— 所有接口均属于同一个区域 的路由器。 • 区域边界路由器（Area Border Routers，ABR）—— 连接一个或 多个区域到骨干区域的路由器。 • 骨干路由器（Backbone Router）—— 至少有一个接口是和骨干 区域相连的路由器。 • 自主系统边界路由器（Autonomous System Boundary Router， ASBR）—— OSPF域外部的数据进入OSPF域的网关路由器。
骨干 IP承载网 （ A网 /B网） 软交换 PSTN
集团客户
光纤接入 微波接入
MSTP网络 边缘层
MSTP网络 汇聚层
MSTP网络 核心层
移动核心网 BSC/RNC
2G/3G移动基站
WDM/OTN传送网
WDM 传送网
业务类型
固定宽带业务
业务承载特点
流量大、突发性强、控制难度大；无明确质量要求，均为尽力而为
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路由协议分析
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路由协议分析
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路由协议分析
OSPF基本原理 开放最短路径优先路由协议（Open Shortest Path First，OSPF）， 是一种基于链路状态的内部网关协议（Interior Gateway Protocol，IGP ）。OSPF协议的操作概括如下： 开启OSPF路由协议的路由器将Hello数据包从其开启了OSPF协议的接 口上发布出去。共享一条链路的两台OSPF路由器，通过协商Hello数据 包中的相关信息，从而建立OSPF邻居关系。 网络中的OSPF路由器向具有邻接关系的邻居发送链路状态通告消息（ Link State Advertisement，LSA）。通过LSA消息来通告OSPF路由器 所有链路、接口、邻居及链路状态的信息。 OSPF路由器收到其他邻居发送的LSA，从而将其记录在链路状态数据库 （Link State DataBase，LSDB）中，并且将继续发送一份相同的LSA 给其他所有邻居。 利用LSA的泛洪，使整个区域的所有路由器均获得相同的LSA消息，形 成相同的LSDB。从而，每一台OSPF路由器都以自己为根，使用SPF算 法以计算一个无环路的拓扑图，以形成其到达每一个目的地址的最短路 径树。进而，每一台路由器由此形成到达每一个目的地址的路由表。 网络中各OSPF路由器完成路由表创建后，通过Keepalive消息每隔一段 时间重传一次LSA，完成拓扑和路由收敛。 10
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ห้องสมุดไป่ตู้
路由协议分析
OSPF状态机 Down状态 —— 这是邻居会话的初始状态，通常表示该路由器没有在 邻居失效时间间隔内收到来自邻居设备的Hello数据包。 Attempt状态 —— 这种状态仅适用于NBMA网络上的手工配置的邻居 。在此状态下，定期向其邻居发送Hello数据包。 Init状态 —— 这种状态通常表明在邻居失效时间间隔内收到了来自邻居 设备的Hello数据包，但对端设备并没有收到本设备发送的Hello报文， 双向通信仍然没有建立。 2-Way状态 —— 这种状态表示本路由器已经收到了邻居路由器发送的 Hello数据包（且在其邻居字段中发现了本路由ID），从而双向通信的会 话已经建立成功。 ExStart状态 —— 这种状态表示本地路由器与邻居路由器开始协商主/从 关系，并为数据库描述数据包（DD）的交换做准备。 Exchange状态 —— 这种状态下，本地路由器将本地LSDB的DD发送给 其邻居路由器。并向其邻居路由器请求最新的LSA。 Loading状态 —— 这种状态下表明本地路由器向其邻居路由器发送链 路状态请求数据包，请求最新的LSA通告。两端进行DD报文的交换。 Full状态 —— 这种状态下表明邻居路由器之间已经建立起了邻接关系， 两端设备的LSDB已经完成同步。 13
UTN技术原理
网络技术研究部 2015.4
目录
第一部分
第二部分
城域综合承载传送网络概貌
城域综合承载传送技术原理
2
中国联通本地网络结构
本地网络
边缘接入层
铜线接入
DSLAM
骨干网络
核心层
公众互联网 （ 169 网）
CE
汇聚层
2层汇聚网络
IP城域网
光纤接入
家庭客户 /WLAN
OLT
AG
城域 IP承载网 （少数大城市）
其它网络
5
路由协议分析
路由技术通常分为两大类：内部网关协议和外部网关 协议。内部网关协议是在一个自治系统内部使用的路由选择 协议；外部网关协议是在不同自治系统路由器之间使用的协 议。 其中内部网关协议，为大家熟知的是RIP、OSPF和ISIS 路由协议。RIP路由协议是基于距离矢量的路由选择协议， 适用于路由变化不剧烈的中小型互联网；OSPF路由协议和 ISIS路由协议是基于链路状态的路由协议，适用于规模庞大 、环境复杂的网络，但对路由器处理能力要求较高。 对于外部网关协议，典型的是BGP路由协议。BGP路由 协议是基于距离矢量的路由选择协议，主要应用于自治系统 之间。
业务；承载网络要求高度开放性
流量模型相对稳定，便于控制；主要是运营商网内业务或集团客户
电信级业务
3 业务，安全可控；有严格的质量要求；承载网络的封闭性要求强
目录
第一部分
第二部分
城域综合承载传送网络概貌
城域综合承载传送技术原理
4
路由协议分析
Interface M
目标网络N
R1
（N,R1,M）
11
路由协议分析
OSPF状态机 OSPF路由协议具有8种邻居状态，分别是Down、Attempt、Init、2way、Exstart、Exchange、Loading、Full。其中Down、2-way、 Full的状态是一种稳定的长期存在的状态，Attempt、Init、Exstart、 Exchange、Loading是一种瞬间存在的不稳定状态。