一种量子密钥分发终端和系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种量子密钥分发终端和系统，将量子密钥分发系统中的光学收发装置和电子学板卡通过电子学背板有机地整合成一个整体，提供了一种结构紧凑、集成度高的量子密钥分发终端，可以实现对量子密钥分发系统中的各组成器件统一测试、维护和管理，实现了密钥分发系统的一体化和终端化，还可以使用相同的量子密钥分发终端灵活组网，搭建点对点、局域网或者城域网规模的量子密钥分发系统。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
一种量子密钥分发终端和系统
本技术涉及量子通信
，特别是涉及一种量子密钥分发终端和系统。
技术介绍
随着量子通信技术的飞速发展,量子密钥分发(Quantum Key Distribution, QKD)逐渐成为一项成熟的应用技术。这项技术基于量子的不可克隆原理和测不准原理，其产生的密钥具有理论上的绝对安全性，主要应用于对保密等级要求较高的地方。现有的量子密钥分发硬件设备主要由光学收发装置和电子学板卡组成，所述光学收发装置包括光源板、光路部件和探测器，电子学板卡主要用于数据处理、密钥生成控制和密钥管理等。使用量子密钥分发硬件设备时，由于电子学板卡和光学收发装置中的各个部件都是独立散列的器件，需要将电子学板卡的多个信号输入/输出接口分别与光学收发装置的光源板、光路部件和探测器相应的接口相连，组成一个量子密钥分发系统，再将组成的量子密钥分发系统进行实际的应用。本领域技术人员在使用上述量子密钥分发硬件设备时，发现存在如下缺点:由于组成量子密钥分发系统的电子学板卡、光源板、光路部件以及探测器散列设置，对整个系统的测试、维护和管理比较分散，不易整体管理；并且在使用多个量子密钥分发系统组成量子密钥分发网络时，各量子密钥分发系统间组网复杂，管理、维护起来也更加困难。
技术实现思路
有鉴于此，本技术提供了一种量子密钥分发终端和系统，系统中各组成器件集成在终端中，易于测试、维护和管理。—种量子密钥分发终端，所述终端包括:电子学背板、光学收发装置、电子学板卡、电源、网络接口、密钥应用接口、量子光纤接口以及机箱外壳；所述电子学背板包括单板互联接口、高速光电接口、探测器接口和电源接口 ；所述光学收发装置包括光源板、光路部件和探测器，所述光路部件通过光纤尾纤、光纤法兰分别与光源板和探测器相连；所述电子学板卡用于执行系统维护与管理、量子密钥分发控制、系统接入、密钥存储及应用以及密钥后处理；电子学背板将机箱外壳所形成的空间分割成两个独立的空间，其中一部分空间放置光学收发装置，另一部分空间放置电子学板卡，电源放置在任意一部分空间的空位；电子学背板通过单板互联接口与电子学板卡相连，通过高速光电接口与光学收发装置中的光源板和光路部件相连，通过探测器接口与光学收发装置中的探测器相连，为电子学板卡与光学收发装置之间，各个电子学板卡之间提供信号和数据的交互；电源接口与电源相连，从电源取电，为电子学背板及与电子学背板相连的终端内其他装置供电；所述网络接口、密钥应用接口和量子光纤接口均安装在机箱外壳上，用于与外部设备的信息交互；网络接口与电子学板卡相连，用于量子密钥分发终端与外部设备进行数据交互；密钥应用接口与电子学板卡相连，用于向量子密钥分发终端外接的通信终端提供量子密钥应用；量子光纤接口与光路部件相连，用于在多个量子密钥分发终端之间传输光学信号。可选的，所述高速光电接口将电子学板卡通过单板互联接口输入的光源驱动信号输出至光源板，所述光源驱动信号用于控制光源板上的激光器发光；所述探测器接口将探测器输出的探测器计数信号通过单板互联接口输入电子学板卡，所述高速光电接口将电子学板卡通过单板互联接口输出的光学调制器控制信号输出至光路部件；所述高速光电接口接收光路部件将同步光信号转换成的同步电信号，并通过单板互联接口向电子学板卡输入同步电信号，所述探测器接口将电子学板卡通过单板互联接口输出的探测器控制信号输出至探测器。可选的，所述电子学板卡为集成了系统维护与管理、量子密钥分发控制、系统接入、密钥存储及应用以及密钥后处理功能的一块板卡。可选的，所述电子学板卡包括:系统维护与管理板卡、量子密钥分发控制板卡、系统接入板卡、密钥存储及应用板卡以及密钥后处理板卡，每个板卡只集成了一种功能。可选的，所述终端还包括:维护接口，维护接口安装在机箱外壳上，与电子学背板相连，通过单板互联接口与电子学板卡相连，用于设备日志查询和升级软件。可选的，所述终端还包括:两个散热风扇，每个独立空间设置一个散热风扇，两个散热风扇均与电子学背板上的风扇接口相连，从电子学背板取电工作。可选的，所述机箱外壳还包括:两个散热窗，散热窗设置的位置与终端内散热风扇设置的位置一致，以提供良好的散热通道。可选的，所述机箱外壳还包括:两个机箱侧边耳，用于固定到机柜。可选的，所述终端还包括:至少一个防拆探测开关，所述防拆探测开关与电子学板卡相连，用于当机箱盖被强拆开时，向电子学板卡发送传感信号，电子学板卡执行系统管理与维护功能，利用电子学板卡中的备用电池，清除设备所存储的信息。可选的，所述机箱外壳还包括:静电接插座，用于防止静电影响。可选的，所述机箱外壳还包括:至少一个设备状态指示灯，所述设备状态指示灯与电子学板卡相连。可选的，所述机箱外壳还包括:至少一个接口挡板，用于将设置在机箱外壳上的接口锁起来。一种量子密钥分发系统，所述系统包括:两个本技术权利要求所述的量子密钥分发终端；两个量子密钥分发终端的网络接口通过网线相连，为两个量子密钥分发终端提供基矢比对、数据纠错以及隐私放大过程中的数据交换通道；两个量子密钥分发终端的量子光纤接口通过光纤相连，提供两个量子密钥分发终端传输光学信号的通道；两个量子密钥分发终端分别通过各自的密钥应用接口与至少一个通信终端相连，提供量子密钥分发系统与通信终端信号和数据交互的通道，为接入量子密钥分发系统的通信终端提供量子密钥应用。一种量子密钥分发系统，所述系统包括:至少一个光交换机，至少一个交换机，至少两个本技术权利要求所述的量子密钥分发终端，量子密钥分发控制中心；所述至少一个交换机用于提供一个经典网络资源；每个量子密钥分发终端通过所述经典网络资源与量子密钥分发控制中心相连；光交换机通过光纤与量子密钥分发终端的量子光纤接口相连，为与其连接的量子密钥分发终端提供量子信道的切换；光交换机之间通过光纤相连，每个光交换机受量子密钥分发控制中心的直接或间接控制；所述量子密钥分发控制中心用于发送控制信号，所述控制信号用于控制量子密钥分发终端和光交换机的工作状态；每个量子密钥分发终端通过各自的密钥应用接口与至少一个通信终端相连。可选的，所述每个光交换机受量子密钥分发控制中心的直接控制:每个光交换机通过所述经典网络资源与量子密钥分发控制中心直接相连；量子密钥分发控制中心通过所述经典网络资源直接给光交换机发送控制信号，控制光交换机切换量子信道。可选的，所述每个光交换机受量子密钥分发控制中心的间接控制:每个光交换机通过网线与量子密钥分发终端的网络接口相连；量子密钥分发控制中心将控制信号发送给与其通过所述经典网络资源相连的量子密钥分发终端，量子密钥分发终端将所述控制信号发送到与其通过网线相连的光交换机。由上述内容可知，本技术有以下有益效果:本技术提供了一种量子密钥分发终端和系统，将量子密钥分发系统中的光学收发装置和电子学板卡通过电子学背板有机地整合成一个整体，提供了一种结构紧凑、集成度高的量子密钥分发终端，可以实现对量子密钥分发系统中的各组成器件统一测试、维护和管理，实现了密钥分发系统的一体化和终端化，还可以使用相同的量子密钥分发终端灵活组网，搭建点对点、局域网或者城域网规模的量子密钥分发系统。【附图说明】为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种量子密钥分发终端，其特征在于，所述终端包括：电子学背板、光学收发装置、电子学板卡、电源、网络接口、密钥应用接口、量子光纤接口以及机箱外壳；所述电子学背板包括单板互联接口、高速光电接口、探测器接口和电源接口；所述光学收发装置包括光源板、光路部件和探测器，所述光路部件通过光纤尾纤、光纤法兰分别与光源板和探测器相连；所述电子学板卡用于执行系统维护与管理、量子密钥分发控制、系统接入、密钥存储及应用以及密钥后处理；电子学背板将机箱外壳所形成的空间分割成两个独立的空间，其中一部分空间放置光学收发装置，另一部分空间放置电子学板卡，电源放置在任意一部分空间的空位；电子学背板通过单板互联接口与电子学板卡相连，通过高速光电接口与光学收发装置中的光源板和光路部件相连，通过探测器接口与光学收发装置中的探测器相连，为电子学板卡与光学收发装置之间，各个电子学板卡之间提供信号和数据的交互；电源接口与电源相连，从电源取电，为电子学背板及与电子学背板相连的终端内其他装置供电；所述网络接口、密钥应用接口和量子光纤接口均安装在机箱外壳上，用于与外部设备的信息交互；网络接口与电子学板卡相连，用于量子密钥分发终端与外部设备进行数据交互；密钥应用接口与电子学板卡相连，用于向量子密钥分发终端外接的通信终端提供量子密钥应用；量子光纤接口与光路部件相连，用于在多个量子密钥分发终端之间传输光学信号。...

【技术特征摘要】
1.一种量子密钥分发终端，其特征在于，所述终端包括: 电子学背板、光学收发装置、电子学板卡、电源、网络接口、密钥应用接口、量子光纤接口以及机箱外壳； 所述电子学背板包括单板互联接口、高速光电接口、探测器接口和电源接口 ； 所述光学收发装置包括光源板、光路部件和探测器，所述光路部件通过光纤尾纤、光纤法兰分别与光源板和探测器相连； 所述电子学板卡用于执行系统维护与管理、量子密钥分发控制、系统接入、密钥存储及应用以及密钥后处理； 电子学背板将机箱外壳所形成的空间分割成两个独立的空间，其中一部分空间放置光学收发装置，另一部分空间放置电子学板卡，电源放置在任意一部分空间的空位； 电子学背板通过单板互联接口与电子学板卡相连，通过高速光电接口与光学收发装置中的光源板和光路部件相连，通过探测器接口与光学收发装置中的探测器相连，为电子学板卡与光学收发装置之间，各个电子学板卡之间提供信号和数据的交互； 电源接口与电源相连，从电源取电，为电子学背板及与电子学背板相连的终端内其他装置供电； 所述网络接口、密钥应用接口和量子光纤接口均安装在机箱外壳上，用于与外部设备的信息交互； 网络接口与电子学板卡相连，用于量子密钥分发终端与外部设备进行数据交互； 密钥应用接口与电子学板卡相连，用于向量子密钥分发终端外接的通信终端提供量子密钥应用； 量子光纤接口与光路部件相连，用于在多个量子密钥分发终端之间传输光学信号。2.根据权利要求1所述的终端，其特征在于， 所述高速光电接口将电子学板卡通过单板互联接口输入的光源驱动信号输出至光源板，所述光源驱动信号用于控制光源板上的激光器发光； 所述探测器接口将探测器输出的探测器计数信号通过单板互联接口输入电子学板卡，所述高速光电接口将电子学板卡通过单板互联接口输出的光学调制器控制信号输出至光路部件； 所述高速光电接口接收光路部件将同步光信号转换成的同步电信号，并通过单板互联接口向电子学板卡输入同步电信号，所述探测器接口将电子学板卡通过单板互联接口输出的探测器控制信号输出至探测器。3.根据权利要求1所述的终端，其特征在于， 所述电子学板卡为集成了系统维护与管理、量子密钥分发控制、系统接入、密钥存储及应用以及密钥后处理功能的一块板卡。4.根据权利要求1所述的终端，其特征在于，所述电子学板卡包括: 系统维护与管理板卡、量子密钥分发控制板卡、系统接入板卡、密钥存储及应用板卡以及密钥后处理板卡，每个板卡只集成了一种功能。5.根据权利要求1所述的终端，其特征在于，所述终端还包括: 维护接口，维护接口安装在机箱外壳上，与电子学背板相连，通过单板互联接口与电子学板卡相连，用于设备日志查询和升级软件。6.根据权利要求1所述的终端，其特征在于，所述终端还包括: 两个散热风扇，每个独立空间设置一个散热风扇，两个散热风扇均与电子学背板上的风扇接口相连，从电子学背板取电工作。7.根据权利要求6所述的终端，其特征在于，所述机箱外壳还包括: 两个散热窗，散...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵勇，唐世彪，刘建宏，代云启，李晓刚，武宏宇，
申请(专利权)人：安徽量子通信技术有限公司，山东量子科学技术研究院有限公司，
类型：实用新型
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