一种基于色散-级联反馈加密的硬件保密光纤通信系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于色散

【技术实现步骤摘要】
一种基于色散
‑
级联反馈加密的硬件保密光纤通信系统


[0001]本专利技术涉及光纤通信的
，更具体地，涉及一种基于色散
‑
级联反馈加密的硬件保密光纤通信系统。

技术介绍

[0002]光纤通信具有损耗较低、传输容量大以及抗电磁干扰能力强的优点，然而，光纤通信在提供高质量和高效益通信的同时，也暴露出潜在的安全问题，如何在保证安全性的前提下提供大容量、高速的光通信成为许多研究者关注的焦点。目前，研究者提出各种不同的光网络加密技术，大致上分为基于软件的加密系统、基于硬件的加密系统以及基于软硬结合的加密系统。其中基于硬件的加密系统主要包括量子加密系统、混沌加密系统、以及光脉冲展宽加密系统等。通过这些技术，可以有效地提高数据的安全性和保密。量子加密系统理论上可以提供无限的安全性，但存在成本较高和与传统光通信系统不能兼容的问题。混沌加密系统是目前基于硬件光网络加密的一种主流技术，使用宽带的混沌信号加密光调制信号，加密方式分为混沌调制和混沌隐藏两种，通过在接收端基于相同硬件结构和参数产生与发送端同步的混沌以解密，但于混沌信号对噪声和光纤损伤敏感，长距离混沌同步仍是现阶段研究亟需攻克的难题。光脉冲展宽加密系统通过将光脉冲信号展宽以隐藏在系统噪声来实现加密，具有抗干扰能力强以及传输容量大等优势，但需要高速密钥分发以支撑系统的安全性。因此，探究更高效可靠的硬件加密技术，使其不仅能够实现大容量、长距离传输，还能进一步保障可靠传输和与现有光网络体系兼容，具有重要的现实意义。
[0003]2019年3月12日公开的中国专利申请CN109462479A提供了一种保密光纤通信系统。该系统中，信号发送端的信号输出端与发送端加密模块的信号输入端连接；发送端加密模块的信号输出端通过光纤链路与接收端解密模块的信号输入端连接；接收端解密模块的信号输出端与信号接收端连接；初始混沌激光发生装置的信号输出端分别与发送端混沌激光发生装置和接收端混沌激光发生装置的信号输入端连接；发送端混沌激光发生装置的信号输出端通过发送端光电探测器与发送端加密模块的控制信号输入端连接；接收端混沌激光发生装置的信号输出端通过接收端光电探测器与接收端解密模块的控制信号输入端连接。该专利技术基于混沌加密，通过在接收端产生与发送端同步的混沌以解密，但于混沌信号对噪声和光纤损伤敏感，长距离混沌同步时无法保证系统的保密性和安全性。

技术实现思路

[0004]本专利技术为克服上述现有的光纤通信系统在大容量、长距离传输信号时，保密性不高的缺陷，提供一种基于色散
‑
级联反馈加密的硬件保密光纤通信系统，可以实现大容量、长距离的高效传输的同时，增强系统的保密性和安全性。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案如下：
[0006]本专利技术提供一种基于色散
‑
级联反馈加密的硬件保密光纤通信系统，所述系统包括信号发生模块、信号加密模块、光纤传输模块、信号解密模块和信号接收模块；
[0007]信号发生模块的输出端与信号加密模块的输入端连接，信号加密模块的输出端与光纤传输模块的输入端连接，光纤传输模块的输出端与信号解密模块的输入端连接，信号解密模块的输出端与信号接收模块的输入端连接；
[0008]信号发生模块产生原始信号，并将原始信号发送至信号加密模块；信号加密模块具有色散
‑
级联反馈结构，对原始信号进行多次加密，获得加密信号；加密信号通过光纤传输模块发送至信号解密模块，信号解密模块的结构与信号加密模块对称，对加密信号进行多次解密，获得解密信号后发送至信号接收模块；信号接收模块将解密信号还原为原始信号。
[0009]优选地，所述信号发生模块包括激光器、电光调制器和波形发生器；
[0010]激光器的输出端与电光调制器的第一输入端连接，波形发生器的输出端与电光调制器的第二输入端连接，电光调制器的输出端与信号加密模块的输入端连接；
[0011]激光器输出激光作为光载波输入电光调制器中，波形发生器产生高阶电调制信号作为驱动信号输入到电光调制器中，电光调制器将高阶电调制信号调制到光载波上，形成原始信号。
[0012]优选地，所述信号加密模块包括第一色散部件、第一相位调制器、第二相位调制器、第一光耦合器、第一可调光纤延迟线、第一可调光衰减器、第一光电探测器、第一射频放大器和第二射频放大器；
[0013]第一色散部件的输入端与电光调制器的输出端连接，第一色散部件的输出端与第一相位调制器的输入端连接，第一相位调制器的输出端与第二相位调制器的输入端连接，第二相位调制器的输出端与第一光耦合器的输入端连接，第一光耦合器的第一输出端与第一可调光纤延迟线的输入端连接，第一可调光纤延迟线的输出端与第一可调光衰减器的输入端连接，第一可调光衰减器的输出端与第一光电探测器的输入端连接，第一光电探测器的第一输出端与第一射频放大器的输入端连接，第一射频放大器的输出端与第一相位调制器的射频驱动端连接；第一光电探测器的第二输出端与第二射频放大器的输入端连接，第二射频放大器的输出端与第二相位调制器的射频驱动端连接；第一光耦合器的第二输出端与光纤传输模块的输入端连接；
[0014]原始信号经过第一色散部件展宽脉冲，达到强度畸变；第一光耦合器将原始信号分为两路，一路经第一可调光纤延迟线和第一可调光衰减器实现延迟和衰减；之后经过第一光电探测器转化为电信号，分别经第一射频放大器和第二射频放大器放大射频输出功率，驱动第一相位调制器和第二相位调制器，实现对相位的调制；通过设置第一色散部件、第一相位调制器、第二相位调制器、第一可调光纤延迟线和第一可调光衰减器的参数，实现对原始信号的强度和相位加密，最终第一光耦合器的第二输出端输出加密信号。
[0015]优选地，所述光纤传输模块包括单模光纤、色散补偿光纤和掺铒光纤放大器；
[0016]单模光纤的输入端与第一光耦合器的第二输出端连接，单模光纤的输出端与色散补偿光纤的输入端连接，色散补偿光纤的输出端与掺铒光纤放大器的输入端连接，掺铒光纤放大器的输出端与信号解密模块的输入端连接；
[0017]加密信号经单模光纤传输至色散补偿光纤补偿色散，再经过掺铒光纤放大器放大功率后传输至解密模块；单模光纤的模式色散很小，可以把光信号以很宽的频带传输很长的距离，实现长距离传输；色散补偿光纤具有很大的负色散，从单模光纤输出的光信号具有
正色散和正色散斜率，经过色散补偿光纤后补偿色散后，可以保证光纤传输模块的总色散接近零，从而实现高速度、大容量、长距离的通信。
[0018]优选地，所述信号解密模块包括第二光耦合器、第二可调光纤延迟线、第二可调光衰减器、第二光电探测器、第三射频放大器、第四射频放大器、第三相位调制器、第四相位调制器和第二色散部件；
[0019]掺铒光纤放大器的输出端与第二光耦合器的输入端连接，第二光耦合器的第一输出端与第二可调光纤延迟线的输入端连接，第二可调光纤延迟线的输出端与第二可调光衰减器输入端连接，第二可调光衰减器的输出端本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于色散
‑
级联反馈加密的硬件保密光纤通信系统，其特征在于，所述系统包括信号发生模块、信号加密模块、光纤传输模块、信号解密模块和信号接收模块；信号发生模块的输出端与信号加密模块的输入端连接，信号加密模块的输出端与光纤传输模块的输入端连接，光纤传输模块的输出端与信号解密模块的输入端连接，信号解密模块的输出端与信号接收模块的输入端连接；信号发生模块产生原始信号，并将原始信号发送至信号加密模块；信号加密模块具有色散
‑
级联反馈结构，对原始信号进行多次加密，获得加密信号；加密信号通过光纤传输模块发送至信号解密模块，信号解密模块的结构与信号加密模块对称，对加密信号进行多次解密，获得解密信号后发送至信号接收模块；信号接收模块将解密信号还原为原始信号。2.根据权利要求1所述的基于色散
‑
级联反馈加密的硬件保密光纤通信系统，其特征在于，所述信号发生模块包括激光器、电光调制器和波形发生器；激光器的输出端与电光调制器的第一输入端连接，波形发生器的输出端与电光调制器的第二输入端连接，电光调制器的输出端与信号加密模块的输入端连接；激光器输出激光作为光载波输入电光调制器中，波形发生器产生高阶电调制信号作为驱动信号输入到电光调制器中，电光调制器将高阶电调制信号调制到光载波上，形成原始信号。3.根据权利要求2所述的基于色散
‑
级联反馈加密的硬件保密光纤通信系统，其特征在于，所述信号加密模块包括第一色散部件、第一相位调制器、第二相位调制器、第一光耦合器、第一可调光纤延迟线、第一可调光衰减器、第一光电探测器、第一射频放大器和第二射频放大器；第一色散部件的输入端与电光调制器的输出端连接，第一色散部件的输出端与第一相位调制器的输入端连接，第一相位调制器的输出端与第二相位调制器的输入端连接，第二相位调制器的输出端与第一光耦合器的输入端连接，第一光耦合器的第一输出端与第一可调光纤延迟线的输入端连接，第一可调光纤延迟线的输出端与第一可调光衰减器的输入端连接，第一可调光衰减器的输出端与第一光电探测器的输入端连接，第一光电探测器的第一输出端与第一射频放大器的输入端连接，第一射频放大器的输出端与第一相位调制器的射频驱动端连接；第一光电探测器的第二输出端与第二射频放大器的输入端连接，第二射频放大器的输出端与第二相位调制器的射频驱动端连接；第一光耦合器的第二输出端与光纤传输模块的输入端连接。4.根据权利要求3所述的基于色散
‑
级联反馈加密的硬件保密光纤通信系统，其特征在于，所述光纤传输模块包括单模光纤、色散补偿光纤和掺铒光纤放大器；单模光纤的输入端与第一光耦合器的第二输出端连接，单模光纤的输出端与色散补偿光纤的输入端连接，色散补偿光纤的输出端与掺铒光纤放大器的输入...

【专利技术属性】
技术研发人员：高震森，张丽红，罗颖，唐斌，付松年，王云才，秦玉文，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：