一种基于熵值法的量子通信网络运行指标的评估方法技术

本发明专利技术涉及一种基于熵值法的量子通信网络运行指标的评估方法，包括以下的步骤：步骤1获取第s‑k+1天至第s天中每个QKD网络节点在每一采集间隔t的运行数据，作为第s天的统计基础数据，其中，k为一段评估时间的天数；步骤2根据第s天的统计基础数据，计算每个QKD网络节点的异常指数；步骤3将步骤2计算所得每个QKD网络节点的每个异常指数均进行归一化处理；步骤4计算归一化处理后每个QKD网络节点的每个异常指数的异常权重值；步骤5分别计算每个异常指数对应的熵值和差异性因数；步骤6根据差异性因数，计算每个异常指数的最终评估权重值；步骤7计算每个QKD网络节点的综合评估值，以综合评估值的大小作为该QKD网络节点异常处理优先级的衡量标准。本发明专利技术方法克服传统仅针对量子网络运行中某一时刻异常状态进行评估的做法具有局限性缺陷，更能反映多变的量子网络运行状态。

An evaluation method of quantum communication network operation index based on entropy method

【技术实现步骤摘要】
一种基于熵值法的量子通信网络运行指标的评估方法
本专利技术属于量子通信网络的
，更具体地，涉及一种基于熵值法的量子网络指标的动态评估方法。
技术介绍
目前，量子通信网络网管系统已实现对量子通信骨干网、城域网、用户网等量子密钥分发(英文QuantumKeyDistribution,以下缩写为QKD)网络节点运行指标进行实时数据采集，但是对数据挖掘应用不多。量子通信网络运行指标通常有站点间成码率过低、链路成码率较低、可使用密钥量消耗殆尽等异常状态，针对这些异常状态，已有相关的网络特征方案和判断方法对其进行定量的衡量，但这些方法都是具体针对某一网元某一异常状态进行判断，没有结合多种异常状态、多种网元综合判断。量子通信网络可能叠加各种异常状态，单独针对某一异常状态进行评估，具有局限性的缺陷，难以确定究竟哪个QKD网络节点的异常状况更严重，哪个QKD网络节点需要优先控制和保障；其次，现有方法也只是针对瞬时的异常状态进行评估，无法应对量子网络多变的状态带来的异常波动，造成异常状态判断的准确性以及可实施性不高；最后，现有的量子网络指标评本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于熵值法的量子通信网络运行指标的评估方法，所述量子通信网络包括多个量子密钥分发QKD网络节点，每个QKD网络节点包括用户节点、接入节点、或中继节点类型，所述评估方法的特征在于，其至少包括以下的步骤：/n步骤1获取第s-k+1天至第s天中每个QKD网络节点在每一采集间隔t的运行数据，作为第s天的统计基础数据，其中，k为一段评估时间的天数，k≤s，k，s均为正整数；/n步骤2根据第s天的统计基础数据，计算每个QKD网络节点的异常指数；/n步骤3将步骤2计算所得的每个QKD网络节点的每个异常指数均进行归一化处理；/n步骤4计算归一化处理后的每个QKD网络节点的每个异常指数的异常权重值；/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于熵值法的量子通信网络运行指标的评估方法，所述量子通信网络包括多个量子密钥分发QKD网络节点，每个QKD网络节点包括用户节点、接入节点、或中继节点类型，所述评估方法的特征在于，其至少包括以下的步骤：
步骤1获取第s-k+1天至第s天中每个QKD网络节点在每一采集间隔t的运行数据，作为第s天的统计基础数据，其中，k为一段评估时间的天数，k≤s，k，s均为正整数；
步骤2根据第s天的统计基础数据，计算每个QKD网络节点的异常指数；
步骤3将步骤2计算所得的每个QKD网络节点的每个异常指数均进行归一化处理；
步骤4计算归一化处理后的每个QKD网络节点的每个异常指数的异常权重值；
步骤5分别计算每个异常指数对应的熵值和差异性因数；
步骤6根据差异性因数，计算每个异常指数的最终评估权重值；
步骤7计算每个QKD网络节点的综合评估值，以综合评估值的大小作为该QKD网络节点的异常处理优先级的衡量标准；
步骤8根据QKD网络节点的所述异常处理优先级的先后顺序，评估QKD网络节点在第s天前一段评估时间天数k内的运行状况；
步骤9将s的数值增加1，返回到所述步骤1并重新执行后续步骤。


2.根据权利要求1所述的评估方法，其中，所述运行数据包括：量子通信网络的站点间成码率、链路间成码率、可使用的密钥数量、量子比特误码率、量子设备完好率、与量子设备故障处理及时率。


3.根据权利要求1所述的评估方法，其中，在步骤2中所述异常指数包括：所述量子通信网络的站点间成码率指数(Pai)、链路间成码率指数(Pbi)、密钥使用数量消耗指数(Pci)、量子比特误码率异常指数(Pdi)、量子设备完好指数(Pei)、与量子设备故障处理及时指数(Pfi)。


4.根据权利要求3所述的评估方法，其中，第i个QKD网络节点的站点间成码率指数(Pai)的计算过程包括以下步骤：
步骤101计算采集间隔t内量子通信网络的站点间成码率的未达标率β：



其中，I表示量子通信网络的站点间成码率的平均有效值，In表示第i个QKD网络节点的设定站点间成码率；
步骤102判断未达标率β是否大于阈值r，若是，量子通信网络在采集间隔t内未达标，未达标率βi即未达标率β；否则，量子通信网络在采集间隔t内达标，未达标率βi为0；
步骤103根据第s天的统计基础数据，计算第s天量子通信网络运行未达标时间占比：



其中，h表示根据第s天的统计基础数据计算得到的第s天量子通信网络未达标时间占比，n表示量子网络从第s-k+1天至第s天中所有采集间隔t内未达标次数；
步骤104判断h是否小于占比率m，若是，判定第s天量子通信网络属于达标；否则，判定第s天量子通信网络不达标，第i个QKD网络节点的站点间成码率指数Pai：



其中，表示第s天量子通信网络的站点间成码率平均未达标率。


5.根据权利要求3所述的评估方法，其中，第i个QKD网络节点的链路间成码率指数(Pbi)的计算过程包括以下步骤：
步骤201计算采集间隔t内量子通信网络的链路间成码率未达标率β：



其中，I表示量子网络的链路间成码率的平均有效值，In表示第i个QKD网络节点的设定链路间成码率；
步骤202判断未达标率β是否大于阈值r1，若是，量子通信网络在采集间隔t内未达标，未达标率βi即未达标率β；否则，量子通信网络在采集间隔t内达标，未达标率βi为0；
步骤203根据第s天的统计基础数据，计算第s天量子通信网络运行未达标时间占比：



其中，h1表示根据第s天的统计基础数据计算得到的第s天量子通信网络未达标时间占比，n表示量子通信网络从第s-k+1天至第s天中所有采集间隔t内未达标次数；
步骤204判断h1是否小于占比率m1，若是，判定第s天量子通信网络属于达标；否则，判定第s天量子网络不达标，第i个QKD网络节点链路间成码率指数Pbi：



其中，表示第s天量子网络的链路间成码率平均未达标率。


6.根据权利要求3所述的评估方法，其中，第i个QKD网络节点的可使用密钥数量消耗指数Pci的计算过程包括以下步骤：
步骤301计算采集间隔t内量子网络的可使用密钥数量α：



其中，I表示量子网络密钥的平均使用数量，In表示第i个QKD网络节点的设定的密钥使用量；
步骤302判断密钥使用率α是否大于阈值r2，若是，量子网络在采集间隔t内密钥使用消耗过快，密钥使用率αi即使用率α；否则，量子网络在采集间隔t内达标，密钥使用率αi为0；
步骤303根据第s天的统计基础数据，计算第s天量子网络密钥使用数量过快时间占比：



其中，h2表示根据第s天的统计基础数据计算得到的第s天量子网络未达标时间占比，n表示量子网络从第s-k+1天至第s天，总评估天数k天中所有采集间隔t内未达标次数；
步骤304判断h2是否小于占比率m2，若是，判定第s天量子网络属于达标；否则，判定第s天量子网络不达标，第i个QKD网络节点密钥使用数量消耗指数Pci：



其中，表示第s天量子网络的平均...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈柱，夏晨臣，王平，张远洋，
申请(专利权)人：国科量子通信网络有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31