[发明专利]基于矢量扰动的高安全正交模分复用接入方法和系统

说明书

本发明公开了一种基于矢量扰动的高安全正交模分复用接入方法，包括：在发送端与接收端采用基于矢量扰动的混沌加密技术，通过矢量扰动改变每个正交模式下传输的信号，利用混沌序列控制不同正交模式，完成信号在正交模式复用系统中的加密解密过程。本发明能够在提高光纤空间密度以增大传输容量的同时大大提高了接入网系统传输的安全性，在不影响系统传输速度以及信号传输质量的情况下最大化了系统的安全性能。

技术领域

本发明涉及数字信号处理混沌加密技术领域，具体而言涉及一种基于矢量扰动的高安全正交模分复用接入方法和系统。

背景技术

接入网是用户终端与主干网络之间的所有设备，当用户上传或者下载数据时，信号需要通过主干网络以及接入网。目前，主干网络传输容量大，传输速度快，而接入网受限于传输容量和传输速度有限，成为了数据传输的短板，也就是说，接入网信号的传输速度以及信号质量的好坏直接影响到每一个用户的直观体验。随着通信技术的不断推进和新业务的井喷式涌现，人们对通信容量提出了越来越高的要求。

与此同时，由于网络使用的急剧增加和光网络的可访问性的增加，跨跃这些网络的通信必须得到适当的保护。与任何其他类型的网络一样，用于保护通信的第一条线始于在协议栈的较高层采用加密协议。然而，在不安全的基础之上建立安全性是一种危险的做法，因此，需要确保光学系统的物理层能够应对可能针对光网络最底层的威胁。

经过多年的发展，光纤通信中出现的掺铒光纤放大(EDFA)、波分复用(WDM)、偏振复用(PDM)、时分复用(OTDM)、相干通信、纠错编码等技术，逐渐满足了日益增加的通信带宽需求，然而WDM、高阶调制以及数字信号处理等最先进的技术所依托的传输通道却依然还是容量有限的单模光纤，由于信噪比以及非线性所带来的瓶颈，使得单模光纤的容量资源面临枯竭，这就需要发展新的光纤通信技术以解决这一问题。在这一背景下正交模分复用技术的出现有效的增大了通信容量，正交模分复用通过使得多个相互正交的模式在同轴高度上进行复用，由于各个模式间相互正交所以不同模式可以传输不同的信号，大大提高的光纤的空间密度，提升了光纤的通信容量。

加密是保护信号和增强物理层中网络机密性的有效方法。混沌加密主要是利用由混沌系统迭代产生的序列作为加密交换的一个因子序列。混沌系统具有非线性、随机性、非收敛性、不可预测性、对初始条件非常敏感、容易产生和复制等特性，因而适用于信息加密和保密通信等领域。它的两大特征是：(1)给定初值，及时迭代次数足够大，系统最终的演化状态不确定；(2)对初始条件敏感，即初始条件有微小差别，迭代一定次数后，系统状态会产生很大的差别。Logistic(罗切斯特)混沌是一种常见的混沌印射，并且得到广泛应用。然而混沌加密技术虽然能够在一定程度上避免这些缺点，但是对发送接收端仪器要求较高，需要较高的接收光功率。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于矢量扰动的高安全正交模分复用接入方法和系统，将传统混沌加密方法与正交模分复用相结合，通过矢量扰动灵活改变每个正交模式下传输的信号；同时设计了四个模式下正交模分复用系统结构，在发送端与接收端采用基于矢量扰动的混沌加密技术，使用了四种不同的正交模式进行复用以及矢量扰动。本发明能够在提高光纤空间密度以增大传输容量的同时大大提高了接入网系统传输的安全性，在不影响系统传输速度以及信号传输质量的情况下最大化了系统的安全性能。

为达成上述目的，结合图1，本发明提出一种基于矢量扰动的高安全正交模分复用接入方法，所述接入方法包括：

在发送端与接收端采用基于矢量扰动的混沌加密技术，通过矢量扰动改变每个正交模式下传输的信号，利用混沌序列控制不同正交模式，完成信号在正交模式复用系统中的加密解密过程。

作为其中的一种优选例，所述接入方法包括：

S1，对发送端生成的每四个16CAP符号进行串并变换，将一路信号均衡地转换为四路并行信号；

S2，通过罗切斯特混沌映射生成第一置换向量；