共纤传输发送设备和方法、接收设备和方法及系统与流程

本发明涉及信息通信领域，特别涉及一种共纤传输发送设备和方法、接收设备和方法及系统。

背景技术：

加密通信技术是信息通信领域的一项重要技术，用于电信网络的经典加密通信技术采用密码机输出或自协商算法生成的密钥，对通信内容进行对称加解密操作，防止通信过程中被窃听。但是随着高性能并行计算、量子计算等新技术的发展，经典密钥被破解的难度大大降低，因此基于算法复杂性的经典加密通信技术面临巨大的技术风险。

在此背景下，量子密钥分发(quantumkeydistribution，qkd)技术应运而生，该技术基于量子测不准、量子不可克隆等量子物理基本原理，可以实现理论上绝对安全的密钥产生和发放，得到广泛关注。

目前发展较快的量子密钥分发(qkd)技术采用光子作为量子信息载体，利用光纤作为传输介质，qkd设备作为独立的设备运行，且占用独立的光纤进行传输，设备成本较高，对光纤资源的占用较多。

对运营商而言，加密只是通信服务的附属属性和增值服务，需要同传统或者成为经典的通信业务相结合才有价值。如果客户提供端到端的量子安全通信服务，需要将qkd网络部署到客户机房，造成客户接入光纤资源紧张。

技术实现要素：

本发明实施例所要解决的一个技术问题是：如何在量子通信的场景下节约光纤资源。

根据本发明实施例的第一个方面，提供一种共纤传输发送设备，包括：信号调节装置，被配置为接收发送侧的经典通信设备发送的经典波长光信号，并对经典波长光信号的功率进行调整；合波器，被配置为接收发送侧的量子通信设备发送的量子波长光信号以及信号调节装置发送的处理后的经典波长光信号，并将量子波长光信号和处理后的经典波长光信号进行合波；合波发送接口，被配置为接收合波器发送的合波后的信号，并发送给共纤传输接收设备。

在一个实施例中，信号调节装置包括第一光放大单元，被配置为将经典波长光信号的功率放大预设的增益。

在一个实施例中，信号调节装置还包括可调光衰单元，被配置为将经典波长光信号的功率进行衰减，以便合波后的信号符合预设的功率范围。

在一个实施例中，共纤传输发送设备还包括：光监测单元，被配置为监控处理后的经典波长光信号的功率，并将监测结果发送给控制器；控制器，被配置为根据光监测单元发送的监测结果，调整信号调节装置的调整幅度。

在一个实施例中，合波器的隔离度大于60db。

根据本发明实施例的第二个方面，提供一种共纤传输接收设备，包括：合波接收接口，被配置为接收共纤传输发送设备发送的合波信号，其中，合波信号是由量子波长光信号和经典波长光信号合成的；分波器，被配置为将合波信号分解为量子波长光信号和经典波长光信号；经典波长发送接口，被配置为将经典波长光信号发送给接收侧的经典通信设备；量子波长发送接口，被配置为将量子波长光信号发送给接收侧的量子通信设备。

在一个实施例中，共纤传输接收设备还包括：第二光放大单元，被配置为将分波器输出的经典波长光信号的功率放大预设的增益，并发送给经典波长发送接口。

在一个实施例中，分波器的隔离度大于60db。

根据本发明实施例的第三个方面，提供一种共纤传输系统，包括：前述任意一种共纤传输发送设备，和，前述任意一种共纤传输接收设备。

根据本发明实施例的第四个方面，提供一种共纤传输发送方法，包括：共纤传输发送设备接收发送侧的经典通信设备发送的经典波长光信号和发送侧的量子通信设备发送的量子波长光信号；共纤传输发送设备对经典波长光信号的功率进行调整；共纤传输发送设备将量子波长光信号和处理后的经典波长光信号进行合波；共纤传输发送设备将合波后的信号发送给共纤传输接收设备。

在一个实施例中，共纤传输发送设备将经典波长光信号的功率放大预设的增益，和/或，共纤传输发送设备将经典波长光信号的功率放大预设的增益后，再将经典波长光信号的功率进行衰减，以便合波后的信号符合预设的功率范围。

在一个实施例中，共纤传输发送方法还包括：共纤传输发送设备监控处理后的经典波长光信号的功率；共纤传输发送设备根据处理后的经典波长光信号的功率对经典波长光信号的功率进行调整。

在一个实施例中，共纤传输发送设备采用隔离度大于60db的合波器将量子波长光信号和处理后的经典波长光信号进行合波。

根据本发明实施例的第五个方面，提供一种共纤传输接收方法，包括：共纤传输接收设备接收共纤传输发送设备发送的合波信号，其中，合波信号是由量子波长光信号和经典波长光信号合成的；共纤传输接收设备将合波信号分解为量子波长光信号和经典波长光信号；共纤传输接收设备将量子波长光信号发送给接收侧的量子通信设备，将经典波长光信号发送给接收侧的经典通信设备。

在一个实施例中，共纤传输接收方法还包括：共纤传输接收设备将分解合波后获得的经典波长光信号的功率放大预设的增益。

在一个实施例中，共纤传输接收设备采用隔离度大于60db的分波器将合波信号分解为量子波长光信号和经典波长光信号。

上述发明中的一个实施例具有如下优点或有益效果：通过接收发送侧的经典通信设备发送的经典波长光信号以及发送侧的量子通信设备发送的量子波长光信号，并将量子波长光信号和处理后的经典波长光信号进行合波，从而无需对量子波长通信设备和经典波长通信设备进行改造，即可完成量子波长光信号和经典波长光信号的共纤传输，减少了对光纤资源的占用，降低了改造成本。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明共纤传输系统的一个实施例的结构图。

图2为本发明共纤传输系统的一个实施例的应用场景示意图。

图3为本发明共纤传输发送设备的一个实施例的结构图。

图4为本发明共纤传输发送设备的另一个实施例的结构图。

图5为本发明共纤传输接收设备的一个实施例的结构图。

图6为本发明共纤传输接收设备的另一个实施例的结构图。

图7为本发明共纤传输发送方法的一个实施例的流程图。

图8为本发明共纤传输接收方法的一个实施例的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

图1为本发明共纤传输系统的一个实施例的结构图。如图1所示，该实施例的共纤传输系统包括共纤传输发送设备11和共纤传输接收设备12。

共纤传输发送设备11用于对接收的经典通信设备发送的经典波长光信号和量子通信设备发送的量子波长光信号进行合波，并将合波后的信号发送出去。例如，可以发送给共纤传输接收设备12。

共纤传输发送设备11进行合波的信号可以是业务相关的信号。例如，量子波长光信号可以承载量子密钥，而经典波长光信号可以承载相应的加密数据。从而，可以为通信双方提供安全的量子加密通信功能。

经典波长光信号可以为承载业务数据的信号，还可以包括光学监控信道(opticalsupervisorychannel，osc)所承载的osc信号。

共纤传输接收设备12用于对接收的合波信号进行分波处理，将合波信号分解为量子波长光信号和经典波长光信号，并分别发送给相应的接收侧设备。

从而，无需对量子波长通信设备和经典波长通信设备进行改造，即可完成量子波长光信号和经典波长光信号的共纤传输，减少了对光纤资源的占用，降低了改造成本。

本发明提供的共纤传输发送设备和共纤传输接收设备为独立于其他通信设备和业务设备的新增设备。例如，这两种设备可以应用于图2所示的场景。

图2为本发明共纤传输系统的一个实施例的应用场景示意图。如图2所示，在发送侧，用于量子密钥分发的qkd设备211和经典通信设备212分别与共纤传输发送设备21通信连接。共纤传输发送设备21与共纤传输接收设备22通信连接。在接收侧，共纤传输接收设备22分别与qkd设备221和经典通信设备222连接。

经典通信设备212、222例如可以为sdh(synchronousdigitalhierarchy，同步数字体系)设备、otn(光传送网，opticaltransportnetwork)设备、wdm(wavelengthdivisionmultiplexing，波分复用)设备等等。

在图2所示的系统中，一个示例性的工作过程可以如下所述。

qkd设备211向共纤传输发送设备21发送量子波长光信号，经典通信设备212向共纤传输发送设备21发送经典波长光信号。共纤传输发送设备21将两种不同的光信号进行合波，生成合波信号，并通过光纤将合波信号发送给共纤传输接收设备22。

共纤传输接收设备22在接收到合波信号后，对合波信号进行分波处理，将合波信号分解为量子波长光信号和经典波长光信号，并将量子波长光信号发送给qkd设备221、将经典波长光信号发送给经典通信设备222。

下面参考图3～图6，描述本发明的实施例提供的共纤传输发送设备和共纤传输接收设备。

图3为本发明共纤传输发送设备的一个实施例的结构图。如图3所示，该实施例的共纤传输发送设备31包括信号调节装置311、合波器312和合波发送接口313。

信号调节装置311被配置为被配置为接收发送侧的经典通信设备发送的经典波长光信号，并对经典波长光信号的功率进行调整。

信号调节装置311例如可以对经典波长光信号进行增益处理、衰减处理等等，使得接收端能够接收到在合适的接收功率范围内的信号，达到最佳的传输性能。

由于量子波道的特殊性，量子波长光信号难以被进行监测、分光等处理，因此共纤传输发送设备31不对量子波道进行处理。即，合波器312接收到的是未经处理的量子波长光信号。

而经典波长光信号易于进行监测和处理，因此可以采用信号调节装置311对经典波长光信号进行调节处理，并将处理后的经典波长光信号发送给合波器311。

合波器312被配置为接收发送侧的量子通信设备发送的量子波长光信号以及信号调节装置311发送的处理后的经典波长光信号，并将量子波长光信号和处理后的经典波长光信号进行合波。

合波器312可以是独立的器件，也可以是包含多个分立的器件的系统器件。

合波器312的隔离度可以大于预设值，以减少量子波长光信号和经典波长光信号之间的互相干扰。隔离度是指光在器件中的反向传输过程中，器件对回返光信号的隔离的能力，以提高传输质量

该预设值例如可以为60db左右，此时，合波器既能够实现较好的隔离性能、又能够降低合波器的制造成本。

在对第一功率的量子波长光信号和第二功率经典波长光信号进行合波时所采用的合波器的隔离度，要大于对两个分别具有第一功率和第二功率的经典波长光信号进行合波时所采用的合波器的隔离度。即，对量子波长光信号进行合波时需要更高的隔离度。

随着技术的发展，量子波长光信号的抗干扰能力可能会进一步增强。本领域技术人员可以根据量子波长光信号的抗干扰能力来调整合波器的隔离度，这里不再赘述。

合波发送接口313被配置为接收合波器312发送的合波后的信号，并发送给共纤传输接收设备。

通过上述实施例，无需对量子波长通信设备和经典波长通信设备进行改造，即可完成量子波长光信号和经典波长光信号的共纤传输，减少了对光纤资源的占用，降低了改造成本。

在该实施例中，信号调节装置311还可以包括第一光放大单元3111，还可以包括可调光衰单元3112。

第一光放大单元3111被配置为将经典波长光信号放大预设的增益。

第一光放大单元3111可以为固定的，即对每个经典波长光信号的功率均进行相同幅度的放大。根据需要，也可以设置多个具有不同放大功率的光放大单元、或者设置可调节的光放大单元。

从而，可以使处理后的经典波长光信号满足预设的功率大小，防止接收端接收到功率过小的信号。

第一光放大单元3111可以仅对部分经典波长光信号进行处理。例如，由于osc波长不在光放大单元的可调整范围中，因此可以不对osc信号进行处理。

可调光衰单元3112被配置为将经典波长光信号进行衰减。

可调光衰单元3112进行衰减的数值是可以调整的，以在第一光放大单元3111将信号的功率调整得过大时进行衰减。

从而，可以使处理后的经典波长光信号满足预设的功率范围。

本发明的实施例提供的共纤传输发送设备还可以自动优化经典波长光信号的参数，以实现更优的传输性能。下面参考图4描述本发明另一个实施例的共纤传输发送设备。

图4为本发明共纤传输发送设备的另一个实施例的结构图。如图4所示，该实施例的共纤传输发送设备41包括信号调节装置411、合波器412和合波发送接口413，信号调节装置411包括第一光放大单元4111和可调光衰单元4112，具体的实现方式可以分别参考图3中的信号调节装置311、合波器312、合波发送接口313、第一光放大单元3111和可调光衰单元3112。

此外，该实施例的信号调节装置411还可以包括光监测单元414和控制器415。

光监测单元414被配置为监控处理后的经典波长光信号的功率，并将监测结果发送给控制器415。

控制器415被配置为根据光监测单元414发送的监测结果，调整信号调节装置411的调整幅度。调整幅度例如可以为信号调节装置411的放大增益和/或衰减损耗。

例如，当信号调节装置411包括第一光放大单元时4111，控制器415可以根据预先获得的传输链路的衰减参数来调整第一光放大单元4111的放大增益，以弥补传输链路将会造成的损耗。

又例如，当信号调节装置411包括第一光放大单元4111和可调光衰单元4112时，控制器415可以根据预先获得的传输链路的衰减参数来调整可调光衰单元4112的衰减值，以针对具有不同功率的信号来动态调整放大后的信号的衰减程度，使得调整后的信号能够符合预设的功率范围。

控制器415可以获取输入的传输链路的衰减参数，以及量子波道的波长和功率。量子波道的波长和功率例如可以是量子通信设备的网管输入的。

通过上述实施例，控制单元能够根据实时监控的各个单元的工作状态以及系统的传输需求来控制各个单元，以实现最佳的传输性能，保证系统处于稳定的状态。

此外，在一个实施例中，还可以在共纤传输发送设备41中设置第一输入接口416和第二输入接口417。第一输入接口416分别与量子波长通信设备以及合波器412连接，用于接收量子波长通信设备发送的量子波长光信号、并直接发送给合波器412；第二输入接口417分别与经典波长通信设备和信号调节装置411连接，用于接收经典波长通信设备发送的经典波长光信号。

当然，本领域技术人员也可以采用其他形式实现量子波长光信号和经典波长光信号的接收，这里不再赘述。

下面参考图5描述本发明一个实施例的共纤传输接收设备。

图5为本发明共纤传输接收设备的一个实施例的结构图。如图5所示，该实施例的共纤传输接收设备52包括合波接收接口521、分波器522、经典波长发送接口523和量子波长发送接口524。

合波接收接口521被配置为接收共纤传输发送设备发送的合波信号，其中，合波信号是由量子波长光信号和经典波长光信号合成的。

分波器522被配置为将共纤传输发送设备发送的合波信号分解为量子波长光信号和经典波长光信号。

分波器522可以是独立的器件，也可以是包含多个分立的器件的系统器件。

分波器522的隔离度可以设置为大于预设值，以减少量子波长光信号和经典波长光信号之间的互相干扰。该预设值例如可以为60db左右，此时，分波器既能够实现较好的隔离性能、又能够降低分波器的制造成本。

在对包括量子波长光信号和经典波长光信号的合波进行分波时所采用的分波器的隔离度，要大于对与上述合波具有同等功率的经典波长光信号的合波信号进行分波时所采用的分波器的隔离度。即，对量子波长光信号进行分波时需要更高的隔离度。

随着技术的发展，量子波长光信号的抗干扰能力可能会进一步增强。本领域技术人员可以根据量子波长光信号的抗干扰能力来调整分波器的隔离度，这里不再赘述。

然后，共纤传输接收设备52可以将分波后的量子波长光信号和经典波长光信号分别发送给量子波长通信设备和经典波长通信设备。

经典波长发送接口523被配置为将所述经典波长光信号发送给接收侧的经典通信设备。

量子波长发送接口524被配置为将所述量子波长光信号发送给接收侧的量子通信设备。

通过上述实施例，无需对量子波长通信设备和经典波长通信设备进行改造，即可完成量子波长光信号和经典波长光信号的共纤传输，减少了对光纤资源的占用，降低了改造成本。

与共纤传输发送设备类似地，本发明的实施例提供的共纤传输接收设备还可以自动优化经典波长光信号的参数，以实现更优的传输性能。下面参考图6描述本发明另一个实施例的共纤传输接收设备。

图6为本发明共纤传输接收设备的另一个实施例的结构图。如图6所示，该实施例的共纤传输接收设备62包括合波接收接口621、分波器622、经典波长发送接口623和量子波长发送接口624。以上各个部件的具体实施方式可以参考图5中的合波接收接口521、分波器522、经典波长发送接口523和量子波长发送接口524。

此外，该实施例的共纤传输接收设备62还可以包括第二光放大单元625，被配置为将分波器622输出的经典波长光信号的功率放大预设的增益，并发送给经典波长发送接口623。

从而，可以增大接收到的经典波长光信号的功率，使调节后的信号满足接收侧设备的接收要求。

下面参考图7描述本发明一个实施例的共纤传输发送方法。

图7为本发明共纤传输发送方法的一个实施例的流程图。如图7所示，该实施例的共纤传输发送方法包括步骤s702～s708。

在步骤s702中，共纤传输发送设备接收发送侧的经典通信设备发送的经典波长光信号和发送侧的量子通信设备发送的量子波长光信号。

在步骤s704中，共纤传输发送设备对经典波长光信号的功率进行调整。

在一个实施例中，共纤传输发送设备可以将经典波长光信号的功率放大预设的增益。

在一个实施例中，共纤传输发送设备可以将经典波长光信号的功率放大预设的增益后，再将经典波长光信号的功率进行衰减，以便合波后的信号符合预设的功率范围。

在一个实施例中，共纤传输发送设备还可以监控处理后的经典波长光信号的功率，并根据处理后的经典波长光信号的功率对经典波长光信号的功率进行调整。以通过对经典波长光信号的实时监控实现实时调整，从而令经典波长光信号满足传输功率要求。

在步骤s706中，共纤传输发送设备将量子波长光信号和处理后的经典波长光信号进行合波。

在一个实施例中，共纤传输发送设备可以采用隔离度大于60db的合波器将量子波长光信号和处理后的经典波长光信号进行合波。

在步骤s708中，共纤传输发送设备将合波后的信号发送给共纤传输接收设备。

通过上述实施例的方法，无需对量子波长通信设备和经典波长通信设备进行改造，即可完成量子波长光信号和经典波长光信号的共纤传输，减少了对光纤资源的占用，降低了改造成本。

下面参考图8描述本发明一个实施例的共纤传输接收方法。

图8为本发明共纤传输接收方法的一个实施例的流程图。如图7所示，该实施例的共纤传输接收方法包括步骤s802～s806。

在步骤s802中，共纤传输接收设备接收共纤传输发送设备发送的合波信号，其中，所述合波信号是由量子波长光信号和经典波长光信号合成的。

在步骤s804中，共纤传输接收设备将所述合波信号分解为量子波长光信号和经典波长光信号。

在一个实施例中，共纤传输接收设备可以采用隔离度大于60db的分波器将所述合波信号分解为量子波长光信号和经典波长光信号。

在一个实施例中，共纤传输接收设备还可以将分解合波后获得的经典波长光信号的功率放大预设的增益，然后再发送出去。

在步骤s806中，共纤传输接收设备将量子波长光信号发送给接收侧的量子通信设备，将经典波长光信号发送给接收侧的经典通信设备。

通过上述实施例的方法，无需对量子波长通信设备和经典波长通信设备进行改造，即可完成量子波长光信号和经典波长光信号的共纤传输，减少了对光纤资源的占用，降低了改造成本。

本发明的实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现前述任意一种共纤传输发送方法和/或共纤传输接收方法。

本领域内的技术人员应当明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用非瞬时性存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解为可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。