一种基于网络编码的双向无源光网络安全性分析方法技术

本发明专利技术涉及一种基于网络编码的双向无源光网络安全性分析方法，属于光通信领域。该方法在两个光网络单元之间通过光线路终端进行信息的交互；上行阶段，ONUA和ONUB分别存储xa和xb，窃听者对信息进行窃听；光线路终端收到来自两个光网络单元的数据后，进行译码转发的操作，将网络编码后的信息调制生成下行信号xo；下行阶段，光线路终端将下行信号xo进行广播，窃听者对信息进行窃听；在ONUA端，将存储的信息xa与xo进行异或解码，提取出来自ONUB的信息xb；在ONUB端，将存储的信息xb与xo进行异或解码，提取出来自ONUA的信息xa。该方法可实现双向PON系统中对等业务之间的交换，解决PON中信息安全的重要问题。信息安全的重要问题。信息安全的重要问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于网络编码的双向无源光网络安全性分析方法


[0001]本专利技术属于光通信、光网络
，具体涉及一种基于网络编码的双向无源光网络安全性分析方法。

技术介绍

[0002]随着光接入网络中持续增加的需求，无源光网络(PON)由于大容量、铺设简单等诸多优点是下一代光接入网络的解决方案。为提供终端用户的链接，传统PON是由位于局端的光线路终端(OLT)以及光网络单元(ONU)通过位于远端节点的光分支器而连接。OLT提供了电信骨干网与接入网络之间的接口。
[0003]另一方面，随着对等业务在光接入网络中的比重越来越大，网络编码(NC)技术在双向PON系统中已经得到了各界广泛地研究。即两个ONU想要在OLT的辅助下进行信息的交换，且ONU之间(例如，两个ONU，ONUA和ONUB)没有直接连通的链路。当前NC技术在PON中的应用需要在两个阶段的共3个时隙来实现。此外，不同与传统NC，物理层网络编码(PLNC)进一步提升了系统的资源利用率。
[0004]在上述传输中，由于PON信道的广播特性，双向PON系统可遭到窃听，当发送一个合法信息时候，这时，窃听者Eve(E)可以监听到分别来自于ONUA，ONUB和OLT的信息。当在上行阶段xa和xb遭到监听时候，Eve可能探测有额外xo的信息的xa和xb。并且，当Eve位于ONUA和OLT之间，由于更小的链路损耗及损伤及损伤，Eve获得的来自OLT的信号可能比来自ONUA与ONUB之间的更强。
[0005]现有技术中，一般通过安全速率来分析一个通信系统的安全性。安全速率是窃听者的窃听速率不大于合法方的信息速率。但是，目前还没有在双向PON系统中进行安全速率的分析。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术提供一种基于网络编码的双向无源光网络安全性分析方法，以解决现有光接入网中的安全性问题。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0008]一种基于网络编码的双向无源光网络安全性分析方法，包括以下步骤：
[0009]步骤1，基于网络编码的下一代无源光网络，在两个光网络单元之间通过光线路终端进行信息的交互，两个光网络单元分别为ONUA和ONUB；
[0010]步骤2，上行阶段，两个光网络单元分别通过它们之间的功率比向光线路终端节点发送信息，且各自发送的信息缓存在各自的缓存中，即ONUA和ONUB分别存储xa和xb；
[0011]步骤3，上行阶段，光网络单元与光线路终端之间的窃听者在这一过程中对信息进行窃听；
[0012]步骤4，上行阶段，光线路终端收到来自两个光网络单元的数据后，进行译码转发的操作，即首先进行串扰的抑制，其次，光线路终端进行两个光网络单元的网络编码的异或
操作，并将网络编码后的信息调制生成下行信号xo；
[0013]步骤5，下行阶段，光线路终端将下行信号xo进行广播；
[0014]步骤6，下行阶段，光网络单元与光线路终端之间的窃听者在这一过程中对信息进行窃听；
[0015]步骤7，下行阶段，在ONUA端，将存储的信息xa与xo进行异或解码，提取出来自ONUB的信息xb；
[0016]步骤8，下行阶段，在ONUB端，将存储的信息xb与xo进行异或解码，提取出来自ONUA的信息xa。
[0017]本专利技术的有益效果在于：
[0018]1、采用本专利技术方法，ONUA可以基于xo和已经发出的xa探测得到xb，ONUB可以基于xo和已经发出的xb探测得到xa，由此，通过考虑在ONUA和OLT之间的Eve进行信息的窃听，可以分析与信道的损耗及损伤有关的安全容量。
[0019]2、本专利技术方法简单易实现，可实现承载对等业务的双向PON的安全防护。
[0020]3、本专利技术针对基于网络编码的双向安全PON场景，可在Eve成功探测的概率下，分析路径损耗及损伤的影响，实现双向PON系统中对等业务之间的交换，从而解决PON中信息安全的问题。
附图说明
[0021]图1为基于网络编码的双向NG
‑
PON系统模型示意图。
[0022]图2为OLT中接收的有BPSK调制格式的信号图。
[0023]图3为1维的PLNC系统模型。
具体实施方式
[0024]为了本
的人员更好的理解本专利技术专利，下面结合附图和以下实例对本专利技术做进一步详细描述。
[0025]一种基于网络编码的双向无源光网络安全性分析方法，如图1所示，该方法通过在保证一定的性能传输下将网络编码技术在灵活下一代无源光网络(NG
‑
PON)中进行安全性实现，根据需要动态调谐2个光网络单元(ONU)的功率，通过光线路终端(OLT)节点处的网络编码和译码转发NG
‑
PON中安全性的设计。
[0026]具体来说，该方法包括以下步骤：
[0027]步骤1，基于网络编码的下一代无源光网络，在两个ONU之间通过OLT进行信息的交互，两个ONU分别为ONUA和ONUB；
[0028]步骤2，上行阶段，两个ONU分别通过它们之间的功率比向OLT节点发送信息，且各自发送的信息缓存在各自的缓存中，即ONUA和ONUB分别存储xa和xb；
[0029]步骤3，上行阶段，ONU与OLT之间的窃听者在这一过程中对信息进行窃听；
[0030]步骤4，上行阶段，OLT收到来自两个ONU的数据后，进行译码转发的操作，即首先进行串扰的抑制，其次,OLT进行两个ONU的网络编码的异或操作，并将网络编码后的信息调制生成下行信号xo；
[0031]步骤5，下行阶段，OLT将下行信号xo进行广播；
[0032]步骤6，下行阶段，ONU与OLT之间的窃听者在这一过程中对信息进行窃听；
[0033]步骤7，下行阶段，在ONUA端，将存储的信息xa与xo进行异或解码，提取出来自ONUB的信息xb；
[0034]步骤8，下行阶段，在ONUB端，将存储的信息xb与xo进行异或解码，提取出来自ONUA的信息xa。
[0035]本方法包括两个阶段，第1阶段为上行阶段的多接入信道，即ONU A和ONUB分别同时发送它们的信息xa和xb至OLT节点。在OLT，接收的信号是xa和xb的总和，并进行xa和xb的网络编码的操作(异或)。在这一阶段中，对于OLT，探测的目标信息是xa+xb而不是xa、xb单独的信号。
[0036]第2阶段为下行阶段，即OLT广播接收的信号xo到ONUA和ONUB。通过这两个阶段，节点ONUA可以基于xo和其已经发出的xa探测得到xb，同理，ONUB可以基于xo和其已经发出的xb探测得到xa。最后，通过考虑在ONUA和OLT之间的Eve进行信息的窃听，即可分析与信道的损耗及损伤有关的安全容量。
[0037]参照图2，本方法通信节点ONUA和ONUB之间是基于离散时间的加性高斯白噪(AWGN)信道。在上行阶段，OLT和Eve接收的信号分别本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于网络编码的双向无源光网络安全性分析方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，基于网络编码的下一代无源光网络，在两个光网络单元之间通过光线路终端进行信息的交互，两个光网络单元分别为ONUA和ONUB；步骤2，上行阶段，两个光网络单元分别通过它们之间的功率比向光线路终端节点发送信息，且各自发送的信息缓存在各自的缓存中，即ONUA和ONUB分别存储xa和xb；步骤3，上行阶段，光网络单元与光线路终端之间的窃听者在这一过程中对信息进行窃听；步骤4，上行阶段，光线路终端收到来自两个光网络单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯楠，李少波，罗青松，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十四研究所，
类型：发明
国别省市：