一种基于WSS码重构光编/解码器的制作方法

本发明涉及光通信系统光信号处理领域，尤其涉及一种基于WSS码重构光编/解码器。

背景技术：

为提高光纤通信系统的安全性，利用光码分多址(Optical Code Division Multiplex Access，OCDMA)技术，对光纤通信系统所传输的光信号进行光编码，在接收端进行光解码，仅仅当光解码器与光编码器匹配时，才能获得原信号，若光解码器与光编码器不匹配，不能恢复出原信号，而获得的是噪音，从而具有抗截获的功能；但常规OCDMA系统的光编码和光解码是固定的，可以防止一般的窃听，对于携有能量探测器，或光谱仪等特殊手段的窃听者，就需采用安全性加固措施。在多种安全性加固策略中，使光编码和光解码的码字可以变化，是可行的和有效的措施；要实现码字的变化，就要使光编码器和光解码器可以进行重构，重新构造光编码器和光解码器的参数，可导致所形成的码字发生变化，进行重构，即码重构。

码重构光CDMA系统的码重构数量是关注的重点，希望重构量大，这就要求光编解码的码容量和控制的码变化量大；波长选择开关(Wavelength Selective Switch，WSS)是模块化器件，是目前可控光器件中控制量最大的器件，且具有远程计算机控制功能；利用WSS进行光编码和解码可以方便、灵活的实现码的重构。

WSS码重构光编/解码器视连接和使用方法不同，可以按需要工作在不同的编码模式：跳频模式(频域编码)、组频变化模式(谱幅度编码)和时频域二维编/解码模式。目前时频域二维编/解码模式在时域、频域的二维空间实现光信号的二维编码和解码，可实现大重构量的码变换功能。但是现有码重构光编解码技术存在的码重构数量少、码的变化受限，和不能进行远程控制等缺陷。

技术实现要素：

为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种基于WSS码重构光编/解码器，解决现有技术中码重构光编解码技术存在的码重构数量少、码的变化受限，和不能进行远程控制等缺陷的问题。

本发明提供了一种基于WSS码重构光编/解码器，包括光编码器和光解码器；所述光编码器由光波长选择开关下路模块WSS-DROP、评估板、控制系统、光纤延时线网络和光合路器组成,所述控制系统控制光波长选择开关WSS各端口输出的光波长，光波长选择开关下路模块WSS-DROP，安装在评估板上，并结合光纤延时线网络及光合路器构成光编码器，进而产生时频域二维光编码信号；所述光解码器由光波长选择开关上路模块WSS-ADD、评估板、控制系统、光纤延时线互补网络和光分路器组成,控制系统控制光波长选择开关上路模块WSS-ADD各端口输入的光波长，并与光分路器及光纤延时线互补网络结合构成光解码器，进而获得时频域二维光解码信号。

作为本发明的进一步改进：所述光编码器由光波长选择开关下路模块WSS-DROP、评估板、控制系统、光纤延时线网络和光合路器组成，光波长选择开关下路模块WSS-DROP各端口输入的光波长由控制系统根据所选择的码字进行控制的。

作为本发明的进一步改进：所述光解码器由光分路器、光纤延时线互补网络、光波长选择开关上路模块WSS-ADD、评估板、和控制系统组成,，光波长选择开关上路模块WSS-ADD各端口输入的光波长由控制系统根据所选择的码字进行控制的。

作为本发明的进一步改进：所述光编码器上的光纤延时线网络由长度不等的多根光纤延时线组成，光纤延时线的长度由所选择的码字确定；所述光解码器上的光纤延时线互补网络由长度不等的多根光纤延时线组成，光纤延时线的长度由所选择的码字确定。

作为本发明的进一步改进：所述光编码器的光纤延时线网络中光纤的数量和各根光纤的延时线长度均取决于所赋予的码字，根据码字设计来确定光编码器中光纤延时线网络中各根光纤的延时量；所述光解码器的光纤延时线互补网络中光纤的数量和各根光纤的延时线长度均取决于所赋予的码字，根据码字设计来确定光解码器中光纤延时线网络中各根光纤的延时量。

作为本发明的进一步改进：在同一数据速率、同一个码字时，光纤延时线互补网络和光纤延时线网络是互补关系，即光纤延时线网络的第N根光纤时延TN与光纤延时线互补网络的第N根光纤时延tn之和等于1比特时延T₀。

作为本发明的进一步改进：所述光波长选择开关下路模块WSS-DROP是1×N的单向模块，由1个光纤输入端口，N个光纤输出端口；所述光波长选择开关上路模块(WSS—ADD)是N×1的单向模块，由N个光纤端口输入，1个光纤端口输出。

作为本发明的进一步改进：所述光波长选择开关下路模块WSS-DROP和光波长选择开关上路模块WSS-ADD均具有多个波长信道。

作为本发明的进一步改进：所述光纤延时线网络和光纤延时线互补网络中的光纤延时线为固定长度或为时延可以调节的光纤延时线。

本发明的有益效果是：本发明针对现有码重构光编解码技术存在的码重构数量少、码的变化受限，和不能进行远程控制等缺陷，将WSS和光纤延时线网络相结合，利用WSS的波长选择功能，以及多端口空间选择功能，可以在频域和空域上进行较大范围的选择，可以在任意一个或多个输出端输出任意一个或多个波长，提供了高度的灵活性，同时利用光纤延时网络及光纤延时互补网络使其在时域上也进行编解码，从而实现可动态重构的时频域二维光编码和解码，使码字重构数量大幅增加、码字变化方式大范围扩展，能够实现远程控制，使光编码器、解码器具有光编解码的动态重构量大、动态变化范围大、远程软件可控、无移动部件、可靠性高、插损低、功耗低等突出优点，从而克服了现有技术的缺陷，极大提升光通信系统的抗截获能力，确保光信号的安全传输。

【附图说明】

图1是本发明下路模块光波传输示意图。

图2是本发明上路模块光波传输示意图。

【具体实施方式】

下面结合附图说明及具体实施方式对本发明进一步说明。

一种基于WSS码重构光编/解码器，包括光编码器和光解码器；所述光编码器由光波长选择开关下路模块WSS-DROP、评估板、控制系统、光纤延时线网络和光合路器组成,所述控制系统控制光波长选择开关WSS各端口输出的光波长，光波长选择开关下路模块WSS-DROP，安装在评估板上，并结合光纤延时线网络及光合路器构成光编码器，进而产生时频域二维光编码信号；所述光解码器由光波长选择开关上路模块WSS-ADD、评估板、控制系统、光纤延时线互补网络和光分路器组成,控制系统控制光波长选择开关上路模块WSS-ADD各端口输入的光波长，并与光分路器及光纤延时线互补网络结合构成光解码器，进而获得时频域二维光解码信号。

所述光编码器由光波长选择开关下路模块WSS-DROP、评估板、控制系统、光纤延时线网络和光合路器组成，光波长选择开关下路模块WSS-DROP各端口输入的光波长由控制系统根据所选择的码字进行控制的。

所述光解码器由光分路器、光纤延时线互补网络、光波长选择开关上路模块WSS-ADD、评估板、和控制系统组成,，光波长选择开关上路模块WSS-ADD各端口输入的光波长由控制系统根据所选择的码字进行控制的。

所述光编码器上的光纤延时线网络由长度不等的多根光纤延时线组成，光纤延时线的长度由所选择的码字确定；所述光解码器上的光纤延时线互补网络由长度不等的多根光纤延时线组成，光纤延时线的长度由所选择的码字确定。

所述光编码器的光纤延时线网络中光纤的数量和各根光纤的延时线长度均取决于所赋予的码字，根据码字设计来确定光编码器中光纤延时线网络中各根光纤的延时量；所述光解码器的光纤延时线互补网络中光纤的数量和各根光纤的延时线长度均取决于所赋予的码字，根据码字设计来确定光解码器中光纤延时线网络中各根光纤的延时量。

在同一数据速率、同一个码字时，光纤延时线互补网络和光纤延时线网络是互补关系，即光纤延时线网络的第N根光纤时延TN与光纤延时线互补网络的第N根光纤时延tn之和等于1比特时延T₀。

所述光波长选择开关下路模块WSS-DROP是1×N的单向模块，由1个光纤输入端口，N个光纤输出端口；所述光波长选择开关上路模块(WSS—ADD)是N×1的单向模块，由N个光纤端口输入，1个光纤端口输出。

所述光波长选择开关下路模块WSS-DROP和光波长选择开关上路模块WSS-ADD均具有多个波长信道。

所述光纤延时线网络和光纤延时线互补网络中的光纤延时线为固定长度或为时延可以调节的光纤延时线

在一实施例中，WSS采用8×1的WSS—ADD和8×1的WSS—DROP的模块为例，本WSS—ADD和WSS-DROP模块均具有96个波长信道，WSS的信道配置按照ITU-T的DWDM信道国际标准，信道间隔50GHz，WSS有96个波长信道，可控制任意一个或多个波长输出，实现波长可变。

WSS—ADD模块是有8个输入端口，1个输出端口，8个输入端口的每一个端口可输入一个波长光信号，也可输入多个波长光信号，甚至96个波长光信号；其输出端口可以输出任意多波长光信号；而WSS—DROP则有1个输入端口，8个输出端口，这个端口可输入一个波长光信号，也可输入多个波长光信号，甚至96个波长光信号，8个输出端口的每一个端口可输出一个波长光信号，也可输出多个波长光信号，甚至96个波长光信号。

一种基于WSS的码重构光编/解码器，包括光编码器和光解码器；所述光编码器由光波长选择开关下路模块(WSS—DROP)、评估板、控制系统、光纤延时线网络和光合路器组成,控制系统控制光波长选择开关WSS各端口输出的光波长，光波长选择开关下路模块(WSS—DROP)安装在评估板上，并与光纤延时线网络和光合路器结合组成码可重构的光编码器，产生二维光编码信号；所述光解码器由光分路器、光纤延时线互补网络、光波长选择开关上路模块(WSS-ADD)、评估板、控制系统组成。光波长选择开关上路模块(WSS-ADD)安装在评估板上，光分路器将输入光解码器的光编码信号分路，分别连接到光纤延时线互补网络的各端口，再与光波长选择开关上路模块(WSS-ADD)连接，利用控制系统控制光波长选择开关上路模块(WSS-ADD)各端口输入的光波长，可获得与二维编码信号相匹配的光解码信号，从而实现码字的变化。

在一实施例中，WSS码重构光编码器由光波长选择开关下路模块(WSS-DROP模快)及其评估板、控制系统，光纤延时线网络、光合路器组成，其结构示意图如图1所示。WSS-DROP模快是1×N的单向模块，由1个光纤输入端口，N个光纤输出端口，WSS—DROP模块插在评估板上，在控制系统(如计算机)上发布控制指令，可实现灵活的波长选择，可在任意端口输出选择的任意波长。光纤延时线网络由长度不等的多根光纤延时线组成。WSS码重构光编码器的光纤延时线网络中光纤的数量和各根光纤的延时线长度(延时量)取决于所赋予的码字，根据码字设计来确定光编码器中光纤延时线网络中各根光纤的延时量。由光纤延时线网络N个端口输出的光，经光合路器合路，形成光二维编码信号。当在计算机上发布控制指令，并按码重构策略及其算法，选择WSS各端口输出的光波长，即可实现光码的变化和重构，而延时线可以采用固定光延时线，也可以采用可调时延的延时线。

在一实施例中，WSS码重构光解码器由光分路器、光纤延时线互补网络、光波长选择开关上路模块(WSS-ADD)、评估板、控制系统组成，其结构示意图如图2所示。N×1光波长选择开关上路模块(WSS-ADD)安装在评估板上，由N个光纤端口输入，1个光纤端口输出。光分路器将输入光解码器的光编码信号分成N路，分别连接到光纤延时线互补网络的各端口，再与光波长选择开关上路模块(WSS-ADD)的端口连接，利用控制系统控制光波长选择开关上路模块(WSS-ADD)各端口输入的光波长，可实现灵活的波长选择，可在输出端口输出选择的任意波长，从而获得与二维编码信号相匹配的光解码信号，实现码字的变化。

光纤延时线互补网络由长度不等的年根光纤延时线组成。WSS码重构光解码器的光纤延时线互补网络中光纤的数量和各根光纤的延时线长度(延时量)取决于所赋予的码字，根据码字设计来确定光解码器中光纤延时线互补网络中光纤的数量和各根光纤的延时量。在同一数据速率、同一个码字时，光纤延时线互补网络和光纤延时线网络是互补关系，即光纤延时线网络的第N根光纤时延TN与光纤延时线互补网络的第N根光纤时延tn之和等于1比特时延T₀。

根据所设计的码字、码重构策略及算法，可以确定WSS各端口输出的光波长的选择、延时线网络延时线的根数及其长度。可采用多种类型的光码，以及多种不同的构造方法进行码组设计。并对码进行优化，优选出同时用户数多、重构数量大的性能好的码。码字码组设计，码的设计原则是重构量大、同时用户数多、窃听者需检测的次数大。

利用WSS和延时线组合可实现码重构的二维OCDMA系统，其关键是码字码组设计，码的设计原则是重构量大、同时用户数多、窃听者需检测的次数大。

可采用多种类型的光码，以及多种不同的构造方法进行码组设计。并对码进行优化，优选出同时用户数多、重构数量大的性能好的码。

例如：设计对称素数跳频码和非对称素数跳频码，设计的码长均为169，码重有2种，即码重为3和8，构造方法有2种，即对称素数跳频码和非对称素数跳频码。

在相同码长情况下，码重大，其重构数量大。本例的WSS，在码重8时，其重构数达10²⁸量级，即窃听者要想窃取信息，检测次数需>10²⁸。但码重大也带来了结构复杂、控制难等不利因素。

如采用码长169，码重3，波长数90的非对称素数跳频码的可重构数为5.5×10¹¹；采用码长169，码重8，波长数90的非对称素数跳频码的可重构数为4×10²⁸,窃听者检测次数至少要4×10²⁸。

码重构光CDMA系统是码字可变的实时可控系统，以加强安全性，设置不同的码变换规律，以达到所设置的安全级别，使系统处于实时可控的安全状态。

该编/解码器用以解决现有光通信系统存在的被窃听的安全性问题。其公开了在光域上进行光信号的编码和解码的方法及光编码器和光解码器结构，其特征在于：该技术基于波长选择开关(Wavelength Selective Switch，WSS)，结合光纤延时线网络，在光域上进行光信号的编码和解码，并可实现光编码和光解码的码字动态重构。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。