通信装置、量子通信网络及通信方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种通信装置，包括：发射组件，用于发射携带信息的光信号；接收组件，用于接收携带信息的光信号；光路转换组件，分别与所述发射组件、所述接收组件和至少一条信道藕接，并配置成：能够转换所述发射组件、所述接收组件与所述至少一条信道的连通关系。本发明专利技术所提供的通信装置，实现了网状拓扑结构下，节点之间信道的按需动态调节，当某条信道由于故障暂时无法用于传输信号时，通过光路转换组件的切换，迅速连通相关的其他信道，以迅速实现信道变更。本发明专利技术所提供的量子通信网络，解决了网状拓扑结构组网节点增多的情况下，量子直接通信收发端机的部署成本和难度上升的问题，实现了量子直接通信网络中任意两个通信节点的双工通信。双工通信。双工通信。

Communication device, quantum communication network and communication method

【技术实现步骤摘要】
通信装置、量子通信网络及通信方法


[0001]本申请涉及量子直接通信
，尤其涉及一种通信装置、量子通信网络及通信方法。

技术介绍

[0002]在量子通信网络中，每个节点需要部署有支持量子通信协议运行的端机设备，由于量子态调制的限制，发射端机和接收端机不能复用，每台发射端机/接收端机只能同时和一台接收端机/发射端机进行单工通信。因此，在跨节点传输情况下，将会造成节点处端机部署数量的增加。连接到单个节点的链路越多，节点处所需端机的数量越大。
[0003]现有技术中主要通过星型结构实现多节点组网，如图1所示，星型网络拓扑结构下，中心节点0只承担各个节点间链路的切换功能。节点1
‑
4为通信节点，每个通信节点部署有量子直接通信发射端机和接收端机各一台。当某两个节点需要通信时，中心节点0将两节点间链路进行连接。如节点1和节点2需要通信，则节点0将链路A和链路B接通。星型网络拓扑结构的优点是：通信节点增删便捷，每个通信节点仅需部署一套收发端机即可实现所有通信节点间的双工通信；缺点是：通信节点与中心节点之间的链路一旦中断，该节点即与网络断开连接。而中心节点0一旦损毁，网络功能瘫痪。
[0004]如图2所示，如果采用网状结构进行组网，不存在中心节点，所有节点均为通信节点。节点1和节点2需要进行通信时，直接使用链路A即可。节点1和节点3进行通信时使用链路C。节点2和节点4进行通信，需要使用链路A和链路B，同时将节点1作为中继节点。网状拓扑结构的一个优点是，当某链路出现故障时，可以通过将其他节点作为中继节点实现通信功能不中断。例如，链路C出现故障时，则节点1和节点3可通过链路A
‑
链路B或者链路D
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链路E进行通信。链路A出现故障时，节点1和节点2可通过链路C
‑
链路B或者链路D
‑
链路E
‑
链路B进行通信。
[0005]当通信节点需要被当做中继节点使用时，由于每台发射端机/接收端机只能同时和一台接收端机/发射端机进行单工通信，中继节点需要部署至少两套收发端机。根据网络拓扑结构的不同，中继节点连接的链路越多，需要部署的发射端机/接收端机的数量越多。随着网络中通信节点的增加，网络拓扑结构变得更加复杂，使得网络部署的难度和成本大大提高。

技术实现思路

[0006]有鉴于现有技术的至少一个缺陷，本专利技术提供了一种通信装置，包括：
[0007]发射组件，用于发射携带信息的光信号；
[0008]接收组件，用于接收携带信息的光信号；
[0009]光路转换组件，分别与所述发射组件、所述接收组件和至少一条信道藕接，并配置成：
[0010]能够转换所述发射组件、所述接收组件与所述至少一条信道的连通关系。
[0011]根据本专利技术的一个方面，其中所述光路转换组件包括：
[0012]环形器，具有第一端、第二端和第三端，其中所述第一端与所述发射组件藕接，所述第三端与所述接收组件藕接，所述环形器配置成：
[0013]从所述第一端输入所述环形器的光信号通过所述第二端输出；
[0014]从所述第二端输入所述环形器的光信号通过所述第三端输出。
[0015]根据本专利技术的一个方面，其中所述光路转换组件与n条信道藕接，n≥2，所述光路转换组件进一步包括：
[0016]n+1个光开关，所述光开关具有一个输入端口、n个输出端口，其中：
[0017]所述光开关中的一个光开关的输入端口与所述环形器的第二端藕接，所述光开关中另外n个光开关的输入端口分别与所述n条信道藕接；
[0018]所述n+1个光开关中的每个光开关输出端口分别与所述n+1个光开关中的其他光开关的输出端口藕接。
[0019]根据本专利技术的一个方面，其中所述光路转换组件进一步配置成：
[0020]通过切换所述n+1个光开关的输出端口转换所述发射组件、所述接收组件与所述n条信道的连通关系。
[0021]根据本专利技术的一个方面，其中所述光开关通过1
×
2的光开关组成，所述1
×
2的光开关具有一个输入端口、两个输出端口。
[0022]根据本专利技术的一个方面，其中：
[0023]所述光信号通过光量子的粒子特性携带信息；
[0024]所述信道包括光纤或自由空间。
[0025]根据本专利技术的一个方面，其中，所述通信装置用于量子直接通信，所述发射组件、所述接收组件通过发射、接收携带部分信息的光信号，进行窃听检测。
[0026]本专利技术还提供一种量子通信网络，包括多个如上文所述的通信装置，其中：
[0027]多个所述通信装置通过信道连通，并通过所述信道传递携带信息的光信号。
[0028]根据本专利技术的一个方面，其中：
[0029]两两通信装置之间具有多条连通路径。
[0030]根据本专利技术的一个方面，所述量子通信网络进一步包括：
[0031]控制单元，与多个所述通信装置通信连接，所述通信装置进一步配置成：
[0032]所述光路转换组件根据所述控制单元的指令转换所述发射组件、所述接收组件与所述至少一条信道的连通关系。
[0033]本专利技术还提供一种使用如上文所述的通信装置进行通信的方法，包括：
[0034]当所述通信装置与其他通信装置具有通信需求时，通过所述光路转换组件连通所述发射组件、所述接收组件与所述其他通信装置对应的信道；
[0035]当通过所述通信装置连通其他两个通信装置时，通过所述光路转换组件连通与所述其他两个通信装置对应的信道。
[0036]根据本专利技术的一个方面，其中所述光路转换组件与n条信道藕接，n≥2，所述光路转换组件进一步包括：
[0037]环形器，具有第一端、第二端和第三端，其中所述第一端与所述发射组件藕接，所述第三端与所述接收组件藕接，所述环形器配置成：从所述第一端输入所述环形器的光信
号通过所述第二端输出；从所述第二端输入所述环形器的光信号通过所述第三端输出；
[0038]n+1个光开关，所述光开关具有一个输入端口、n个输出端口，其中，所述光开关中的一个光开关的输入端口与所述环形器的第二端藕接，所述光开关中另外n个光开关的输入端口分别与所述n条信道藕接；所述n+1个光开关中的每个光开关输出端口分别与所述n+1个光开关中的其他光开关的输出端口藕接；
[0039]所述方法进一步包括：
[0040]通过切换所述n+1个光开关的输出端口转换所述发射组件、所述接收组件与所述n条信道的连通关系。
[0041]根据本专利技术的一个方面，所述方法进一步包括：
[0042]通过所述发射组件、所述接收组件发射、接收携带部分信息的光信号，进行窃听检测。
[0043]本专利技术所提供的通信装置及通信方法，实现了网状拓扑结构下，节点之间信道的按需动态调节，当某条信道由于故障暂时无法用于传输信号时，通过光路转换组件的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种通信装置，其特征在于，包括：发射组件，用于发射携带信息的光信号；接收组件，用于接收携带信息的光信号；光路转换组件，分别与所述发射组件、所述接收组件和至少一条信道藕接，并配置成：能够转换所述发射组件、所述接收组件与所述至少一条信道的连通关系。2.如权利要求1所述的通信装置，其中所述光路转换组件包括：环形器，具有第一端、第二端和第三端，其中所述第一端与所述发射组件藕接，所述第三端与所述接收组件藕接，所述环形器配置成：从所述第一端输入所述环形器的光信号通过所述第二端输出；从所述第二端输入所述环形器的光信号通过所述第三端输出。3.如权利要求2所述的通信装置，其中所述光路转换组件与n条信道藕接，n≥2，所述光路转换组件进一步包括：n+1个光开关，所述光开关具有一个输入端口、n个输出端口，其中：所述光开关中的一个光开关的输入端口与所述环形器的第二端藕接，所述光开关中另外n个光开关的输入端口分别与所述n条信道藕接；所述n+1个光开关中的每个光开关的输出端口分别与所述n+1个光开关中的其他光开关的输出端口藕接。4.如权利要求3所述的通信装置，其中所述光路转换组件进一步配置成：通过切换所述n+1个光开关的输出端口转换所述发射组件、所述接收组件与所述n条信道的连通关系。5.如权利要求3或4所述的通信装置，其中所述光开关通过1
×
2的光开关组成，所述1
×
2的光开关具有一个输入端口、两个输出端口。6.如权利要求1
‑
4中任一项所述的通信装置，其中：所述光信号通过光量子的粒子特性携带信息；所述信道包括光纤或自由空间。7.如权利要求1
‑
4中任一项所述的通信装置，其中，所述通信装置用于量子直接通信，所述发射组件、所述接收组件通过发射、接收携带部分信息的光信号，进行窃听检测。8.一种量子通信网络，其特征在于，包括：多个如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙桂鲁，牛鹏皓，张飞昊，陈秀伟，王敏，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：