一种基于WRC-FPLD和WDM-PON组网的混沌保密通信装置与方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种基于WRC‑FPLD和WDM‑PON组网的混沌保密通信装置与方法，装置包括：光线路终端模块、光网络用户模块；在光线路终端模块与光网络用户模块之间依次连接有波分复用器、色散、功率补偿模块、波分解复用器。本发明专利技术利用光反馈下WRC‑FPLD产生了波长可调谐的混沌信号，利用这个混沌信号和WDM‑PON组网，实现混沌保密通信。同时，用户端也使用自由运行的WRC‑FPLD实现“无色”光源方案，大大降低了系统的成本。

【技术实现步骤摘要】
一种基于WRC-FPLD和WDM-PON组网的混沌保密通信装置与方法
本专利技术涉及通信
，尤其涉及一种基于WRC-FPLD和WDM-PON组网的混沌保密通信装置与方法。
技术介绍
保密通信技术在涉及国家安全、社会稳定、经济发展和文化建设等诸多领域发挥着关键性作用，一直是世界各国竞相关注的研究热点问题。目前，传统的保密通信技术因现代计算机技术的飞速发展而受到前所未有的挑战，这导致了量子保密通信、混沌保密通信等一些新型保密通信技术的出现。量子保密通信技术近年来已经取得了重大的突破，超过400公里抵御量子黑客攻击的测量设备无关量子密钥分发已经被实现，然而高质量单光子源获取技术、单光子探测器的量子效率、系统稳定性及成本等问题严重限制了该技术的进一步实际应用。混沌保密通信技术是近二十年发展起来的另一种新型的信息安全保密通信技术，这种保密通信技术主要基于混沌信号具有的遍历性、非周期、连续宽带频谱、类噪声等特性，其基本思想是利用混沌信号作为载波，将传输信号隐藏在混沌载波中，或者通过符号动力学分析赋予不同的波形以不同的信息序列，在接收端利用混沌的属性或同步特性解调出所传输的信息，它可实现信息的物理层加密，因而在信息安全领域展现出了巨大的发展潜力。自1990年Pecora和Carroll发现混沌系统在适当的条件下可以实现同步之后，利用混沌和混沌同步实现保密通信已经成为近年来保密通信技术的研究热点。目前，混沌和混沌同步系统已从最初的电路实现发展到目前的激光器实现。其中，半导体激光器(SLs)由于具有在光反馈、光电反馈以及光注入等外部扰动下容易实现混沌光输出、成本低、易于封装且与现代光通信系统兼容等诸多优点，因而成为激光混沌保密通信系统中载波发射机和接收机的首选器件。美国、欧盟等相继设立专项项目在基于SLs的激光混沌及其应用方面开展了大量的工作并取得了一些进展，特别的是，Argyris等于2005年在希腊雅典利用120km的商用光纤网络实现了传输速率为1Gbits/s、误码率为10-7的激光混沌通信现场实验。与此同时，国内的多个课题组也在激光混沌及其调控、同步和通信等方面开展了一系列卓有成效的研究。现有的基于SLs的光混沌保密通信研究结果，特别是希腊雅典城现场试验的成功已经充分证明了高速光混沌保密通信在未来信息安全领域的可行性及其重要性，然而，与现有光纤通信网络的融合是光混沌保密通信的实用化进程需要首先考虑且必须解决的关键问题。现有的光纤通信网络布局已经遍及各个领域，且随着现代通信技术的迅猛发展，人们对互联网的依赖与日俱增，高速大容量光通信网络成为了通信网络的必然发展趋势。近年来，光纤正从骨干城域传输管道向家庭接入管道末梢伸展，解决信息高速公路“最后一公里”难题已经被提上日程，光纤到户(FTTH)成为了目前光网络系统亟需解决的问题。目前，FTTH采用比较成熟的时分无源光网络(TDM-PON)技术。然而，与时分复用无源光网络(TDM-PON)相比，波分复用无源光网络(WDM-PON)具有较高的全业务承载能力和用户独享波长带宽等优点，因而能保证每个用户的高带宽和质量服务，从而成为近年来光接入网的研究热点。显然，如果能将混沌保密通信技术与WDM-PON有机结合将极大推动高速大容量光混沌保密通信技术的发展应用，为未来信息安全领域提供一种可靠的保密通信手段。就WDM系统的光源而言，由于光线路终端(OLT)需要与多个光用户单元(ONU)相连，而每一对OLT与ONU之间需要配备一对工作波长，显然，光网络中用户数越多，OLT需要提供的信道就越多。此外，考虑到频谱分隔技术会造成光功率严重的损耗，继而导致系统功率预算紧张且成本增加，因而OLT光源常采用多波长光源。同时，根据ONU波长分配的不同，WDM-PON有波长固定结构，波长可调结构，无色ONU结构三种实现方案。其中无色ONU结构因为无波长管理要求、便于维护、成本低等优点而受到青睐。弱谐振腔法布里-珀罗激光器WRC-FPLD具有比普通FPLD更宽的增益谱，且在适当的注入条件下能实现几十个模式的注入锁定，其锁定范围可达30nm，激光器输出也具有更低的噪声。同时，WRC-FPLD的设计制作由普通FPLD改进而来，从而没有过多的增加制作成本，且具有较高的稳定性。此外，从WRC-FPLD的输出特性来看，一方面，在适当的外部光反馈下，WRC-FPLD可实现波长可调的混沌激光输出，这为基于WRC-FPLD的多波长混沌光源获取提供了可能；另一方面，通过光注入技术可将WRC-FPLD锁定到预期的工作波长，这完全符合无色ONU结构对光源的要求。由此可见，将WRC-FPLD用作WDM-PON系统中OLT发射机和ONU单元接收机的光源，无论是在实现方案还是在系统成本上都相较于其他激光器有较大的优势，因此，基于WRC-FPLD和WDM-PON组网实现光混沌保密通信有望推动我国高速混沌保密通信的实用化进程。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种基于WRC-FPLD和WDM-PON组网的混沌保密通信技术，以达到能基于WRC-FPLD和WDM-PON组网实现多节点的高速混沌保密通信。一种基于WRC-FPLD和WDM-PON组网的混沌保密通信装置，包括：光线路终端模块、光网络用户模块；在光线路终端模块与光网络用户模块之间依次连接有波分复用器、色散、功率补偿模块、波分解复用器；所述光线路终端模块用于利用光反馈下WRC-FPLD产生波长可调谐的混沌载波信号，拟传输的信息经过调制器后加载到混沌载波信号上；加载信息后的混沌载波经波分复用器、普通光纤、色散功率补偿模块及波分解复用器后传送到光网络用户模块；所述光网络用户模块用于利用自由运行的WRC-FPLD作为一个无色光源，从波分解复用器传送来的信号注入到自由运行的WRC-FPLD使其产生与光线路终端模块相应波长单元几乎相同的混沌信号，从而实现发射端某波长单元与该用户单元的混沌保密通信。进一步地，如上所述的基于WRC-FPLD和WDM-PON组网的混沌保密通信装置，所述光线路终端模块包括：多个波长单元，其中每个波长单元包括：由波长可调谐混沌载波发生模块、第一耦合器、混沌载波监控输出模块、第一偏振控制器及调制器构成的发射机以及第一放大器、耦合器；从波长可调谐混沌载波发生模块产生的信号经过第一耦合器分成2路，一路与混沌载波监控输出模块连接，用于监控载波信号；另一路依次通过第一偏振控制器及调制器、第一放大器、第二耦合器后，经过第二耦合器分成2部分，一部分用于监控加载信息后的混沌载波，另一部分经波分复用器、光纤信道、色散、功率补偿模块、波分解复用器后进入光网络用户模块。进一步地，如上所述的基于WRC-FPLD和WDM-PON组网的混沌保密通信装置，所述波长可调谐混沌载波发生模块包括温度控制器、电流控制器、WRC-FPLD、环形器、耦合器I、放大器、可调滤波器、偏振控制器、可调衰减器、耦合器II、光功率计I、控制调节模块；所述WRC-FPLD依次与环形器、耦合器I、第二放大器、可调滤波器、偏振控制器、可调衰减器、耦合器II连接；从耦合器I输出的信号分两路，一路与所述第二放大器连接，另一路与所述控制调节模块连接，控制调节模块分别与温度控制器、电流控制器连接，温度控制器、电流控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于WRC‑FPLD和WDM‑PON组网的混沌保密通信装置，其特征在于，包括：光线路终端模块、光网络用户模块；在光线路终端模块与光网络用户模块之间依次连接有波分复用器、色散、功率补偿模块、波分解复用器；所述光线路终端模块用于利用光反馈下WRC‑FPLD产生波长可调谐的混沌载波信号，拟传输的信息经过调制器后加载到混沌载波信号上；加载信息后的混沌载波经波分复用器、普通光纤、色散功率补偿模块及波分解复用器后传送到光网络用户模块；所述光网络用户模块用于利用自由运行的WRC‑FPLD作为一个无色光源，从波分解复用器传送来的信号注入到自由运行的WRC‑FPLD使其产生与光线路终端模块相应波长单元几乎相同的混沌信号，从而实现发射端某波长单元与该用户单元的混沌保密通信。

【技术特征摘要】
1.一种基于WRC-FPLD和WDM-PON组网的混沌保密通信装置，其特征在于，包括：光线路终端模块、光网络用户模块；在光线路终端模块与光网络用户模块之间依次连接有波分复用器、色散、功率补偿模块、波分解复用器；所述光线路终端模块用于利用光反馈下WRC-FPLD产生波长可调谐的混沌载波信号，拟传输的信息经过调制器后加载到混沌载波信号上；加载信息后的混沌载波经波分复用器、普通光纤、色散功率补偿模块及波分解复用器后传送到光网络用户模块；所述光网络用户模块用于利用自由运行的WRC-FPLD作为一个无色光源，从波分解复用器传送来的信号注入到自由运行的WRC-FPLD使其产生与光线路终端模块相应波长单元几乎相同的混沌信号，从而实现发射端某波长单元与该用户单元的混沌保密通信。2.根据权利要求1所述的基于WRC-FPLD和WDM-PON组网的混沌保密通信装置，其特征在于，所述光线路终端模块包括：多个波长单元，其中每个波长单元包括：由波长可调谐混沌载波发生模块(1)、第一耦合器(2)、混沌载波监控输出模块、第一偏振控制器(3)及调制器(4)构成的发射机以及第一放大器(5)、耦合器(6)；从波长可调谐混沌载波发生模块(1)产生的信号经过第一耦合器(2)分成2路，一路与混沌载波监控输出模块连接，用于监控载波信号；另一路依次通过第一偏振控制器(3)及调制器(4)、第一放大器(5)、第二耦合器(6)后，经过第二耦合器(6)分成2部分，一部分用于监控加载信息后的混沌载波，另一部分经波分复用器(7)、光纤信道、色散、功率补偿模块(8)、波分解复用器(9)后进入光网络用户模块。3.根据权利要求2所述的基于WRC-FPLD和WDM-PON组网的混沌保密通信装置，其特征在于，所述波长可调谐混沌载波发生模块(1)包括温度控制器(110)、电流控制器(111)、WRC-FPLD(112)、环形器(113)、耦合器I(114)、放大器(115)、可调滤波器(116)、偏振控制器(117)、可调衰减器(118)、耦合器II(119)、光功率计I(120)、控制调节模块(125)；所述WRC-FPLD(112)依次与环形器(113)、耦合器I(114)、第二放大器(115)、可调滤波器(116)、偏振控制器(117)、可调衰减器(118)、耦合器II(119)连接；从耦合器I(114)输出的信号分两路，一路与所述第二放大器(115)连接，另一路与所述控制调节模块(125)连接，控制调节模块(125)分别与温度控制器(110)、电流控制器(111)连接，温度控制器(110)、...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓涛，吴正茂，夏光琼，唐曦，林晓东，樊利，杨文艳，
申请(专利权)人：西南大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50