一种电力量子保密通信系统偏振成码率的测试方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种电力量子保密通信系统偏振成码率的测试方法及系统，包括预先设置多种类型的关于电网环境参数的测试用例；检查测试环境和测试样本，并在接收到用户的测试请求后根据测试请求选择目标测试用例；控制电力量子通信系统在目标测试用例下将测试样本生成对应的量子密钥以进行电力业务信息的量子密钥加密传输，并记录测试结果。本方法通过设置多种类型的测试用例，旨在克服电力通信组网复杂、空间跨度大、电磁辐射影响、受自然环境因素干扰大等难题，开展模拟电网环境下量子保密通信系统的量子信号性能测试工作，从而实现测试电网环境下量子保密通信系统的运行状况和各项性能指标，验证量子保密通信系统应用于电网业务中的可行性。

【技术实现步骤摘要】
一种电力量子保密通信系统偏振成码率的测试方法及系统
本专利技术涉及量子保密通信技术和电力通信领域，特别是涉及一种电力量子保密通信系统偏振成码率的测试方法及系统。
技术介绍
随着全球能源互联网的发展，特高压骨干网架进一步完善，各种集中式、分布式电源高速建设，电动汽车等柔性负荷逐步接入，电网源网荷互动日益频繁，承载电网各种生产控制业务实时信息的电力通信网络架构日趋复杂，面临的安全风险与日俱增。同时，随着国家电网公司运营管理工作的持续发展，各种“互联网+”新型业务模式不断涌现，信息内、外网环境更加复杂，与互联网联系日益紧密，通信信息也同样面临着严峻的安全威胁。此外随着高性能计算能力的提升，基于国家保密算法的传统安全加密机制也面临着被破解的风险。量子保密通信技术是以量子密钥分发(quantumkeydistribution，QKD)为核心，基于量子不可克隆原理，通过单光子信号的量子通信协议，以“一次一密”的方式实现用户间无条件的安全通信，极大提高通信传输网络的安全水平。图1为现有技术中量子保密通信系统的结构图。如图1所示，量子保密通信系统主要由量子密钥终端(Alice和Bob)和量子加密/解密终端组成。系统工作原理如下：量子保密通信技术主要通过利用单光子不可分割、量子态不可复制的原理特性实现通信双方间的安全密钥分发，解决对称加密算法中密钥分发的安全性问题，实现传输数据的安全加密通信。在图1中，量子密钥终端Alice负责生成单光子量子信号，量子密钥终端Bob通过量子信道负责接收单光子量子信号。量子密钥终端Alice和量子密钥终端Bob两者通过协商信道进行交互协商共同产生量子密钥，并且分别存储密钥于2个终端。在数据进行传输时，量子加密终端按次有序地从量子密钥终端Alice请求提取密钥，然后对数据进行加密处理，一次取一密，加密后的密文通过经典信道传输给量子解密终端，按照量子通信协议机制，量子密钥终端Bob提供密钥给量子解密终端进行数据的解密处理，最终实现数据的安全传输。目前，基于量子保密通信技术的安全性，相关研究人员提出将量子保密通信技术应用在电力行业内，即利用量子通信系统进行电网相关数据的传输，从而提高电网通信网络的安全性。但是该技术还停留在理论层面，并未应用在实际应用中，主要原因是因为承载量子信道的电力光纤线路具有很大的复杂性，电力通信网具有通信站点多、空间距离跨度大、架空光缆线路长、线路电磁环境复杂等显著特性。因此，量子保密通信技术在混杂的电力通信网络中的应用具有很大不确定性，量子信号受通信介质以及内外部因素影响较大，因此，如何将量子保密通信技术应用在电网通信网络中还缺乏相关的数据支持和测试验证，这也是本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种电力量子保密通信系统偏振成码率的测试方法及系统，用于为量子保密通信技术应用在电力业务信息中提供相关的数据支持和测试验证。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种电力量子保密通信系统偏振成码率的测试方法，包括：S1：预先设置多种类型的关于电网环境参数的测试用例；S2：检查测试环境和测试样本，并在接收到用户的测试请求后根据所述测试请求选择目标测试用例；S3：控制电力量子通信系统在所述目标测试用例下将所述测试样本生成对应的量子密钥以进行电力业务信息的量子密钥加密传输，并记录测试结果。优选地，所述测试用例包括量子信道的通信距离衰减损耗测试用例、舞动损耗测试用例、量子信道线路接续损耗测试用例、点阵式震动损耗测试用例、偏振相关损耗测试用例、电磁干扰损耗测试用例、和/或温度损耗测试用例。优选地，当所述目标测试用例为所述量子信道的通信距离衰减损耗测试用例时，所述S3具体包括：S10：设置所述电力量子通信系统中量子信道的通信距离衰减初始值；S11：以当前通信距离衰减值为测试参数启动所述电力量子通信系统；S12：在所述电力量子通信系统稳定运行预定时间后，记录所述电力量子通信系统形成量子密钥的平均成码率；S13：判断当前平均成码率是否为0；如果是，进入步骤S14，否则，进入步骤S15；S14：输出各通信距离衰减值对应的平均成码率；S15：在当前通信距离衰减值的基础上增加一个步长，并返回步骤S11。优选地，当所述目标测试用例为所述舞动损耗测试用例时，所述S3具体包括：S20：设置所述电力量子通信系统中量子信道的风力初始值；S21：以当前风力值为测试参数启动所述电力量子通信系统；S22：在所述电力量子通信系统稳定运行预定时间后，记录所述电力量子通信系统形成量子密钥的平均成码率；S23：判断当前平均成码率是否为0；如果是，进入步骤S24，否则，进入步骤S25；S24：输出各风力值对应的平均成码率；S25：判断当前风力值是否小于12级；如果是，进入步骤S26，否则进入步骤S24；S26：在当前风力值的基础上增加一个等级，并返回步骤S21。优选地，当所述目标测试用例为所述量子信道线路接续损耗测试用例时，所述S3具体包括：S30：设置所述电力量子通信系统中量子信道的FC接头数的初始值为0；S31：以当前FC接头数为测试参数启动所述电力量子通信系统；S32：在所述电力量子通信系统稳定运行预定时间后，记录所述电力量子通信系统形成量子密钥的平均成码率和线路衰减值；S33：判断当前平均成码率是否为0；如果是，进入步骤S34，否则，进入步骤S35；S34：输出各FC接头数对应的平均成码率和线路衰减值；S35：在当前FC接头数的基础上增加一个接头，并返回步骤S31。优选地，当所述目标测试用例为所述点阵式震动损耗测试用例时，所述S3具体包括：S40：设置所述电力量子通信系统中量子信道的点阵式震动级别的初始值为0；S41：以当前点阵式震动级别为测试参数启动所述电力量子通信系统；S42：在所述电力量子通信系统稳定运行预定时间后，记录所述电力量子通信系统形成量子密钥的平均成码率；S43：判断当前平均成码率是否为0；如果是，进入步骤S44，否则，进入步骤S45；S44：输出各点阵式震动级别对应的平均成码率；S45：在当前点阵式震动级别的基础上增加一个级别，并返回步骤S41。优选地，当所述目标测试用例为所述偏振相关损耗测试用例时，所述S3具体包括：S50：设置所述电力量子通信系统中量子信道的APC接头数的初始值为0；S51：以当前APC接头数为测试参数启动所述电力量子通信系统；S52：在所述电力量子通信系统稳定运行预定时间后，记录所述电力量子通信系统形成量子密钥的平均成码率和量子信道偏振相关损耗值；S53：判断当前平均成码率是否为0；如果是，进入步骤S54，否则，进入步骤S55；S54：输出各APC接头数对应的平均成码率和量子信道偏振相关损耗值；S55：在当前APC接头数的基础上增加一个接头，并返回步骤S51。优选地，当所述目标测试用例为所述电磁干扰损耗测试用例时，所述S3具体包括：S60：设置输电导线的电压初始值；S61：以当前输电导线的电压值为测试参数启动所述电力量子通信系统；S62：在所述电力量子通信系统稳定运行预定时间后，记录所述电力量子通信系统形成量子密钥的平均成码率和输电导线电磁辐射量；S63：判断当前平均成码率是否为0；如果是，进入步骤S64，否则，进入步骤S65；S64：输出各输电导线本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力量子保密通信系统偏振成码率的测试方法，其特征在于，包括：S1：预先设置多种类型的关于电网环境参数的测试用例；S2：检查测试环境和测试样本，并在接收到用户的测试请求后根据所述测试请求选择目标测试用例；S3：控制电力量子通信系统在所述目标测试用例下将所述测试样本生成对应的量子密钥以进行电力业务信息的量子密钥加密传输，并记录测试结果。

【技术特征摘要】
1.一种电力量子保密通信系统偏振成码率的测试方法，其特征在于，包括：S1：预先设置多种类型的关于电网环境参数的测试用例；S2：检查测试环境和测试样本，并在接收到用户的测试请求后根据所述测试请求选择目标测试用例；S3：控制电力量子通信系统在所述目标测试用例下将所述测试样本生成对应的量子密钥以进行电力业务信息的量子密钥加密传输，并记录测试结果。2.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，所述测试用例包括量子信道的通信距离衰减损耗测试用例、舞动损耗测试用例、量子信道线路接续损耗测试用例、点阵式震动损耗测试用例、偏振相关损耗测试用例、电磁干扰损耗测试用例、和/或温度损耗测试用例。3.根据权利要求2所述的测试方法，其特征在于，当所述目标测试用例为所述量子信道的通信距离衰减损耗测试用例时，所述S3具体包括：S10：设置所述电力量子通信系统中量子信道的通信距离衰减初始值；S11：以当前通信距离衰减值为测试参数启动所述电力量子通信系统；S12：在所述电力量子通信系统稳定运行预定时间后，记录所述电力量子通信系统形成量子密钥的平均成码率；S13：判断当前平均成码率是否为0；如果是，进入步骤S14，否则，进入步骤S15；S14：输出各通信距离衰减值对应的平均成码率；S15：在当前通信距离衰减值的基础上增加一个步长，并返回步骤S11。4.根据权利要求2所述的测试方法，其特征在于，当所述目标测试用例为所述舞动损耗测试用例时，所述S3具体包括：S20：设置所述电力量子通信系统中量子信道的风力初始值；S21：以当前风力值为测试参数启动所述电力量子通信系统；S22：在所述电力量子通信系统稳定运行预定时间后，记录所述电力量子通信系统形成量子密钥的平均成码率；S23：判断当前平均成码率是否为0；如果是，进入步骤S24，否则，进入步骤S25；S24：输出各风力值对应的平均成码率；S25：判断当前风力值是否小于12级；如果是，进入步骤S26，否则进入步骤S24；S26：在当前风力值的基础上增加一个等级，并返回步骤S21。5.根据权利要求2所述的测试方法，其特征在于，当所述目标测试用例为所述量子信道线路接续损耗测试用例时，所述S3具体包括：S30：设置所述电力量子通信系统中量子信道的FC接头数的初始值为0；S31：以当前FC接头数为测试参数启动所述电力量子通信系统；S32：在所述电力量子通信系统稳定运行预定时间后，记录所述电力量子通信系统形成量子密钥的平均成码率和线路衰减值；S33：判断当前平均成码率是否为0；如果是，进入步骤S34，否则，进入步骤S35；S34：输出各FC接头数对应的平均成码率和线路衰减值；S35：在当前FC接头数的基础上增加一个接头，并返回步骤S31。6.根据权利要求2所述的测试方法，其特征在于，当所述目标测试用例为所述点阵式震动损耗测试用例时，所述S3具体包括：S40：设置所述电力量子通信系统中量子信道的点阵式震动级别的初始值为0；S41：以当前点阵式震动级别...

【专利技术属性】
技术研发人员：高德荃，王栋，李国春，陈智雨，赵子岩，葛冰玉，王一蓉，李雪彩，
申请(专利权)人：国家电网公司，国家电网公司信息通信分公司，国网电力信息通信有限公司，北京国电通网络技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11