[发明专利]一种基于ROADM的光量子融合网络实现方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于可重构光分插复用系统(Reconfigurable Optical Add‑Drop Multiplexer，ROADM)的光量子融合网络实现方法及系统，涉及光通信网络和量子通信网络技术领域，本发明利用ROADM系统本身具有的相位调节功能，并运用量子密钥分发对节点上/下路信号进行安全编码/解码，不需要增加额外的编/解码模块，充分利用量子通信和光纤通信的优点，实现高效灵活且安全可靠的光量子融合网络。

技术领域

本发明涉及光通信网络和量子通信网络技术领域，具体涉及一种基于可重构光分插复用系统(Reconfigurable Optical Add-Drop Multiplexer，ROADM)的光量子融合网络实现方法及系统。

背景技术

以互联网为代表的信息技术日新月异，引领了社会生产新变革，创造了人类生活新空间，拓展了国家治理新领域，极大提高了人类认识水平，认识世界、改造世界的能力得到了极大提高。随着视频业务、移动互联网、云计算等各种宽带数据业务的不断丰富，互联网流量呈爆炸式增长，对信息网络的承载能力、灵活性和安全性都提出了更高的要求。

为了满足互联网的需求，基础承载网的建设逐渐采用一种以可重构光分插复用系统(ROADM)为代表的光层重构技术。具有动态配置能力的ROADM是光网络“智能”实现的重要基础。ROADM不仅能够像传统OADM那样，可以从多波长线路信号中提取特定波长到本地以及将本地波长插入到线路中去，而且这些操作完全可以通过软件配置实现，从而为分布式控制操作奠定基础。当前对下一代ROADM架构的普遍要求为超大容量、无色(Colorless)、无方向(Directionless)、无阻塞(Contentionless)。具体来说，无色性指节点内同一上下路端口可以重构为不同波长的特性。无方向性，简称“无向”，是指节点内同一上下路端口可以重构到不同线路方向且在某一方向上的光通道可以直通到其他不同维度或下路到某一个下路端口的特性。无阻塞性即是指节点内不同上下路端口在重构到不同方向的相同波长时没有冲突。同时，为更进一步提高光纤频谱使用效率和支持超宽带光通道，无栅格(Gridless)的频谱操作也成为ROADM的另一个重要特征要求，即不受制于传统的ITU-T固定栅格的频谱限制(如50GHz间隔)，能对指定波长的光通道实施直通和上下路的操作。

近年来，为实现更高的网络资源使用率，光网络正从环结构向网格结构逐渐进化，而作为光网络中最核心的子系统之一，ROADM也从简单的两维架构向更复杂的多维(>2维)架构演进。目前，ROADM系统常见的有三种技术：WB(Wavelength Blocker，波长阻断器)、PLC(Planar Lightwave Circuits，平面光波导)、WSS(Wavelength Selective Switch，波长选择开关)。最好的是第三代ROADM，这种系统基于波长选择开关WSS。目前，波长选择开关的核心技术是基于SLM(Spatial LightModulator，空间光调制器)技术，目前主要有：MEMS(Micro Electro-Mechanical Systems，微电子机械系统)、LC(Liquid Crystal，液晶)以及LCoS(Liquid Crystal on Silicon，硅基液晶技术)。国外有器件供应商推出增强型WSS-基于硅基液晶技术(LCoS)的可编程光处理器WaveShaper，扩大了WSS的灵活性。波长选择开关采用自由空间光交换，可以支持更高的端口数(维数，Degree)，WSS型ROADM逐渐成为下一代ROADM的首选技术。