量子密钥分发光纤传输系统和方法与流程

本发明涉及光通信技术领域，尤其涉及一种量子密钥分发光纤传输系统和方法。

背景技术：

qkd(quantumkeydistribution，量子密钥分发)是密码学与量子力学相结合的产物，以量子态为信息载体，基于量子力学的测不准关系和量子不可克隆定理，通过量子信道使通信收发双方共享密钥，qkd技术在通信中并不传输密文，而是利用量子信道传输密钥，将密钥分发到通信双方。在qkd网络中，每个用户一般需要两种信道来传输两种类型的信号，分别是传输量子光信号的量子信道以及用于传输量子密钥分发及管理过程中交互信息的交互信道。其中交互光信号的功率比量子光信号大得多，可以视为经典光信号。此外，对于量子保密专线用户，还需要为其提供加密数据承载的业务信道。目前，实际qkd网络部署时，不同信号通过独立光纤传输，消耗了大量光纤资源。在量子保密专线用户接入qkd网络时，需要布放多根光纤，增加了工作流程及光纤资源消耗。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明要解决的一个技术问题是提供一种量子密钥分发光纤传输系统和方法。

根据本发明的一个方面，提供一种量子密钥分发光纤传输系统，包括：可调光衰减器voa模块，用于接收数据光信号，并对所述数据光信号的光功率进行调节；第一光复用与解复用模块，用于接收量子光信号和所述voa模块发送的所述数据光信号，采用预设的复用方式将所述量子光信号和所述数据光信号复用至光纤中发送。

可选地，控制及网管模块，用于基于与所述数据光信号对应的接收光功率信息和与所述量子光信号对应的密钥成码率信息，调整所述voa模块中光衰减器的衰减值。

可选地，第一经典光通信设备，用于通过第一数据光通道将业务数据发送给所述voa模块；第一量子密钥分发qkd设备，用于通过第二数据光通道将密钥交互数据发送给所述voa模块，通过量子光信道将量子密钥发送给所述第一光复用与解复用模块。

可选地，所述voa模块包括多个voa；对于所述每个第一数据光通道和每个第二数据光通道都对应设置一个所述voa。

可选地，第二光复用与解复用模块、第二经典光通信设备和第二量子密钥分发qkd设备；所述第二光复用与解复用模块，用于基于所述复用方式从所述第一光复用与解复用模块发送的光信号中分离出所述数据光信号和所述量子光信号，将所述量子光信号发送给所述第二qkd设备，将所述数据光信号发送给所述第二经典光通信设备或所述第二qkd设备。

可选地，所述控制及网管模块，用于基于所述第二qkd设备发送的所述密钥成码率信息判断成码率是否满足要求，基于判断结果调节所述voa模块中光衰减器的衰减值。

可选地，所述控制及网管模块，用于接收所述第二经典光通信设备和所述第二qkd设备发送的所述接收光功率信息，将所述接收光功率信息与所述第二经典光通信设备和所述第二qkd设备的光模块接收灵敏度进行比对，基于比对结果调节所述voa模块中光衰减器的衰减值。

可选地，所述第一光复用与解复用模块，用于将所述数据光信号和所述量子光信号复用至一根光纤中传输。

根据本发明的另一方面，提供一种量子密钥分发光纤传输方法，包括：可调光衰减器voa模块接收数据光信号，并对所述数据光信号的光功率进行调节；第一光复用与解复用模块接收量子光信号和所述voa模块发送的所述数据光信号，采用预设的复用方式将所述量子光信号和所述数据光信号复用至光纤中发送。

可选地，控制及网管模块基于与所述数据光信号对应的接收光功率信息和与所述量子光信号对应的密钥成码率信息，调整所述voa模块中光衰减器的衰减值。

可选地，第一经典光通信设备通过第一数据光通道将业务数据发送给所述voa模块；第一量子密钥分发qkd设备通过第二数据光通道将密钥交互数据发送给所述voa模块，通过量子光信道将量子密钥发送给所述第一光复用与解复用模块。

可选地，所述voa模块包括多个voa；对于所述每个第一数据光通道和每个第二数据光通道都对应设置一个所述voa。

可选地，第二光复用与解复用模块基于所述复用方式从第一光复用与解复用模块发送的光信号中分离出所述数据光信号和所述量子光信号，将所述量子光信号发送给第二qkd设备，将所述数据光信号发送给第二经典光通信设备或所述第二qkd设备。

可选地，所述控制及网管模块基于所述第二qkd设备发送的所述密钥成码率信息判断成码率是否满足要求，基于判断结果调节所述voa模块中光衰减器的衰减值。

可选地，所述控制及网管模块接收所述第二经典光通信设备和所述第二qkd设备发送的所述接收光功率信息，将所述接收光功率信息与所述第二经典光通信设备和所述第二qkd设备的光模块接收灵敏度进行比对，基于比对结果调节所述voa模块中光衰减器的衰减值。

可选地，所述第一光复用与解复用模块将所述数据光信号和所述量子光信号复用至一根光纤中传输。

本发明的量子密钥分发光纤传输系统和方法，量子密钥分发光纤传输系统和方法，voa模块对数据光信号的光功率进行调节；第一光复用与解复用模块采用预设的复用方式将量子光信号和数据光信号复用至光纤中发送；控制及网管模块基于与数据光信号对应的接收光功率信息和与量子光信号对应的密钥成码率信息，调整voa模块中光衰减器的衰减值；能够实现量子密钥分发与经典光通信通过同一光纤传输，支持经典光通信和qkd不同类型设备多端口同时接入，节省线路光纤资源消耗；支持经典光信号功率调节，减少对量子光信号的影响，优化量子密钥成码率，保障经典光通信。

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一简单地介绍，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为根据本发明的量子密钥分发光纤传输系统的一个实施例的模块示意图；

图2为根据本发明的量子密钥分发光纤传输系统的另一个实施例的模块示意图；

图3为根据本发明的量子密钥分发光纤传输方法的一个实施例的流程示意图。

具体实施方式

下面参照附图对本发明进行更全面的描述，其中说明本发明的示例性实施例。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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

下文中的“第一”、“第二”等仅用于描述上相区别，并没有其它特殊的含义。

图1为根据本发明的量子密钥分发光纤传输系统的一个实施例的模块示意图，如图1所示：本公开提供一种量子密钥分发光纤传输系统，包括：可调光衰减器voa(variableopticalattenuator，可调光衰减器)模块10和第一光复用与解复用模块13。voa模块10接收数据光信号，并对数据光信号的光功率进行调节。

量子密钥分发网络支持多用户，每个用户需要传输量子密钥的量子信号和数据信号，数据信号包括业务数据、与协议相关的交互数据等。数据光信号用于传输数据信号，包括交互光信号和业务光信号等，数据信号的功率比量子信号大得多，数据光信号可以视为经典光信号。

第一光复用与解复用模块13接收量子光信号和voa模块10发送的数据光信号，采用预设的复用方式将量子光信号和数据光信号复用至光纤中发送。光复用与解复用器实现不同波长光信号的复用与解复用，预设的复用方式可以为波分复用方式等。第一光复用与解复用模块13可以将数据光信号和量子光信号复用至一根光纤中传输。

如图2所示，控制及网管模块17基于与数据光信号对应的接收光功率信息和与量子光信号对应的密钥成码率信息，调整voa模块中光衰减器的衰减值。例如，控制及网管模块17接收来自第二经典光通信设备15和第二qkd设备16的接收光功率信息以及第二qkd设备16的量子密钥成码率信息，调整voa模块10中的光衰减器voa的衰减值。

通过整合voa模块、光复用与解复用器、控制及网管模块，实现量子密钥分发与经典光通信共纤传输，并具备量子密钥成码率优化和经典光通信链路保障等功能；通过控制及网管模块接收经典光通信设备对接收端光功率的反馈，接收qkd设备对接收端交互信号光功率以及量子密钥成码率的反馈，控制voa模块来改变经典光信号的光功率，从而优化量子密钥成码率和保障经典光通信。

第一经典光通信设备11通过第一数据光通道将业务数据发送给voa模块10。第一量子密钥分发qkd设备12通过第二数据光通道将密钥交互数据发送给voa模块10，通过量子光信道将量子密钥发送给第一光复用与解复用模块13。voa模块10包括n+m个voa，用于调节经典光信号(交互光信号和业务光信号)的光功率。对于每个第一数据光通道和每个第二数据光通道都对应设置一个voa。第一光复用与解复用模块13将来自设备的多路不同波长光信号复用进一根光纤中，第二光复用与解复用模块14将一根光纤中的多波长光信号解复用到多路。

第二光复用与解复用模块14基于复用方式从第一光复用与解复用模块13发送的光信号中分离出数据光信号和量子光信号，将量子光信号发送给第二qkd设备16，将数据光信号发送给第二经典光通信设备15或第二qkd设备16。控制及网管模块17基于第二qkd设备发送的密钥成码率信息判断成码率是否满足要求，基于判断结果调节voa模块中光衰减器voa的衰减值。控制及网管模块17接收第二经典光通信设备15和第二qkd设备16发送的接收光功率信息，将接收光功率信息与第二经典光通信设备15和第二qkd设备16的光模块接收灵敏度进行比对，基于比对结果调节voa模块中光衰减器的衰减值。

例如，控制及网管模块17接收来自第二qkd设备16的量子密钥成码率信息，确认系统是否能够稳定成码，成码率是否满足要求，如果无法稳定成码或成码率不满足要求，则将对voa模块10进行调节。控制及网管模块17接收来自第二经典光通信设备15和第二qkd设备16的接收光功率信息，通过与第二经典光通信设备15和第二qkd设备16的光模块接收灵敏度进行比对，确认可调节的光功率范围。根据第二qkd设备16和经典光通信设备15的相关数据调节voa模块17，确保qkd设备成码率和经典光通信链路均满足要求，可以实时监测成码率与链路指标是否满足要求，并进行调整。

上述实施例中的量子密钥分发光纤传输系统，通过整合可调光衰减器模块、光复用与解复用器、控制及网管模块等，实现量子密钥分发与经典光通信通过同一光纤传输，并具备量子密钥成码率优化和经典光通信链路保障等功能。

图3为根据本发明的量子密钥分发光纤传输方法的一个实施例的流程示意图，如图3所示：

步骤301，可调光衰减器voa模块接收数据光信号，并对数据光信号的光功率进行调节。

步骤302，第一光复用与解复用模块接收量子光信号和voa模块发送的数据光信号，采用预设的复用方式将量子光信号和数据光信号复用至光纤中发送。

第一光复用与解复用模块可以将数据光信号和量子光信号复用至一根光纤中传输。控制及网管模块基于与数据光信号对应的接收光功率信息和与量子光信号对应的密钥成码率信息，调整voa模块中光衰减器的衰减值。

在一个实施例中，第一经典光通信设备通过第一数据光通道将业务数据发送给voa模块。第一量子密钥分发qkd设备通过第二数据光通道将密钥交互数据发送给voa模块，通过量子光信道将量子密钥发送给第一光复用与解复用模块。对于每个第一数据光通道和每个第二数据光通道都对应设置一个voa。

第二光复用与解复用模块基于复用方式从第一光复用与解复用模块发送的光信号中分离出数据光信号和量子光信号，将量子光信号发送给第二qkd设备，将数据光信号发送给第二经典光通信设备或第二qkd设备。

控制及网管模块基于第二qkd设备发送的密钥成码率信息判断成码率是否满足要求，基于判断结果调节voa模块中光衰减器的衰减值。控制及网管模块接收第二经典光通信设备和第二qkd设备发送的接收光功率信息，将接收光功率信息与第二经典光通信设备和第二qkd设备的光模块接收灵敏度进行比对，基于比对结果调节voa模块中光衰减器的衰减值。

上述实施例中的量子密钥分发光纤传输系统和方法，voa模块对数据光信号的光功率进行调节；第一光复用与解复用模块采用预设的复用方式将量子光信号和数据光信号复用至光纤中发送；控制及网管模块基于与数据光信号对应的接收光功率信息和与量子光信号对应的密钥成码率信息，调整voa模块中光衰减器的衰减值；能够实现量子密钥分发与经典光通信通过同一光纤传输，支持经典光通信和qkd不同类型设备多端口同时接入，节省线路光纤资源消耗；支持经典光信号功率调节，减少对量子光信号的影响，优化量子密钥成码率，保障经典光通信。

可能以许多方式来实现本发明的方法和系统。例如，可通过软件、硬件、固件或者软件、硬件、固件的任何组合来实现本发明的方法和系统。用于方法的步骤的上述顺序仅是为了进行说明，本发明的方法的步骤不限于以上具体描述的顺序，除非以其它方式特别说明。此外，在一些实施例中，还可将本发明实施为记录在记录介质中的程序，这些程序包括用于实现根据本发明的方法的机器可读指令。因而，本发明还覆盖存储用于执行根据本发明的方法的程序的记录介质。

本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。