[发明专利]一种基于SDN空分复用光网络的量子保密通信网络系统

说明书

本申请提出一种基于SDN空分复用光网络的量子保密通信网络系统，该系统包括：SDN控制器、空分复用光交换网络及QKD安全网关；其中，所述SDN控制器分别连接所述空分复用光交换网络及QKD安全网关，所述空分复用光交换网络连接QKD安全网关。本申请采用多芯/少模光纤构建光网络传输链路，提供几倍甚至几十倍于传统单模光纤的可用信道数量，有效提升网络传输容量。基于SDN管控架构，采用逻辑集中式管控机制，构建网络全局视图，提升网络管控的实时性，提高网络资源的使用效率。在网络中部署QKD系统，能够按需为终端提供可靠安全的保密通信服务。

技术领域

本申请属于光通信技术领域，具体涉及一种基于SDN空分复用光网络的量子保密通信网络架构与系统。

背景技术

云计算、大数据、超清视频等带宽密集型网络应用不断增长的背景下，光传输网络容量需求不断增长，基于标准单模光纤传输介质，采用波分复用技术难以满足光传输网络带宽增长需求。基于多芯光纤传输介质，采用空分复用技术的空分复用光传输系统能够提供数倍乃至数十倍于采用标准单模光纤的波分光传输系统的传输容量，且其与现有波分光传输系统兼容，能够平滑升级。同时，网络信息安全是通信网络数据传输的重要需求。量子保密通信网络具有理论上“无条件安全”的优势，其中技术发展较成熟且具备商用化能力的典型应用是基于量子秘钥分发(QKD，Quantum Key Distribution)技术的量子保密通信网络。QKD系统需要使用光纤波长信道传输量子信号。

在空分复用光网络中部署QKD系统，实现光通信业务的可靠安全保密通信，在保障信息传输安全的前提下，可以有效提升系统传输容量。

分布式管控波分复用光网络是当前骨干传输网络及城域传输网络的主要组成。其基于波分复用技术，使用光纤中不同的波长作为传输通道，传输容量较大。受光纤衰减特性的影响，具有低衰减特性的可用波长有限，同时，不同波长间信号的串扰等也限制了光纤中可用的波长信道数量。现有波分复用光传输系统的传输容量越来越接近香农极限，无法满足未来万物互联的数据传输需求。现有波分复用光网络多采用分布式管控机制，网络的控制功能分布在各个网元节点中，与传输设备紧密耦合，网络升级困难。分布式控制机制导致大规模网络中网元节点难以实时获取全网状态，在提供网络服务时规划的路由与资源配置方案很可能不是最优的，导致网络资源的浪费。

基于波分复用光网络的量子保密通信系统使用波分复用光网络中的特定波长作为QKD信道，用于传输QKD信号。传统数据通信信号使用光纤中不同的波长传输，从而实现QKD信号与传统数据通信信号的共纤传输。在基于波分复用光网络的量子保密通信网络系统中，QKD信道需要使用特定的低损耗波长。同时，传统数据通信信号的强度远大于QKD信号，由于光纤的非线性特性，传统数据通信信号产生的四波混频、拉曼噪声等会影响QKD信号的传输，降低QKD接收端的信噪比，严重影响QKD系统的可靠性。现有解决方案需根据QKD及传统数据通信业务需求，严格规划波长分配方案，加大QKD信道与传统数据通信信道的频谱间隔。一方面导致业务配置的时效性，另一方面，造成大量波长资源的闲置浪费，降低了系统的传输容量。

发明内容

本申请提出一种空分复用光网络中部署量子密钥分发系统的架构及其系统。可以在光传输网络中基于SDN控制架构，提高网络传输容量，保障数据传输安全保密性。

本申请第一方面实施例提出了一种基于SDN空分复用光网络的量子保密通信网络系统，所述系统包括：

SDN控制器、空分复用光交换网络及QKD安全网关；其中，所述SDN控制器分别连接所述空分复用光交换网络及QKD安全网关，所述空分复用光交换网络连接QKD安全网关。

在本申请的一些实施例中，所述SDN控制器包括SDN控制软件控制的通用计算设备。

在本申请的一些实施例中，所述空分复用光交换网络包括空分复用光交换节点和多芯/少模光纤链路。

在本申请的一些实施例中，所述QKD安全网关包括QKD信号收发设备以及加密/解密设备。