本發(fā)明涉及光信號(hào)傳輸，更具體地說，涉及一種改善光纖通信傳輸系統(tǒng)的安全性能的裝置。

背景技術(shù)：

光纖通信系統(tǒng)是利用光波作為載體來傳遞信息的通信在發(fā)送端，把用戶要傳送的信號(hào)(如聲音、數(shù)據(jù)等)變?yōu)殡娦盘?hào)，調(diào)制到光源上，使發(fā)出的光強(qiáng)隨電信號(hào)變化，把電信號(hào)變?yōu)楣庑盘?hào)，利用光纖把該光信號(hào)傳送到遠(yuǎn)方；在接收端，用光探測(cè)器接收光信號(hào)，進(jìn)行解調(diào)，把光信號(hào)還原為攜帶用戶信息(如聲音、數(shù)據(jù)等)的電信號(hào)，再變成用戶能理解的信息(如聲音、數(shù)據(jù)等)。一般來講，光纖通信系統(tǒng)通常由光發(fā)射機(jī)、光纖、光中繼器和光接收機(jī)組成。光發(fā)射機(jī)的作用是把電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘?hào)注入光纖傳輸。光接收機(jī)的作用是把經(jīng)光纖傳輸后的微弱光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，對(duì)其放大并解調(diào)出原基帶信號(hào)。光中繼器的作用是對(duì)經(jīng)光纖傳輸衰減后的信號(hào)進(jìn)行放大。常規(guī)光纖通信系統(tǒng)都是采用非相干的強(qiáng)度調(diào)制-直接檢測(cè)(im/dd)方式，工作于ook體制，采用開關(guān)鍵控(ook，on-offkeying)調(diào)制方式，即二進(jìn)制啟閉鍵控(ook:on-offkeying)，以數(shù)字光信號(hào)0和1來傳遞用戶信息。在發(fā)送端，電信號(hào)直接調(diào)制(im)光載波的強(qiáng)度；在接收端，光信號(hào)被光電二極管直接探測(cè)(dd)，從而恢復(fù)發(fā)射端的電信號(hào)。雖然現(xiàn)有技術(shù)中的上述傳輸方式也能夠?qū)崿F(xiàn)信息的傳輸，但是，在傳輸光纖出現(xiàn)光泄露的情況下，傳輸?shù)男盘?hào)能夠被外部取得并取得傳輸?shù)男畔?nèi)容。因此，在現(xiàn)有技術(shù)中，光纖通信傳輸系統(tǒng)存在不安全、傳輸信息內(nèi)容容易被盜取的缺陷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述不安全、傳輸信息內(nèi)容容易被盜取的缺陷，提供一種安全、傳輸內(nèi)容不易被盜取的一種改善光纖通信傳輸系統(tǒng)的安全性能的裝置。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：構(gòu)造一種改善光纖通信傳輸系統(tǒng)的安全性能的裝置，包括分別連接在所述光纖通信傳輸系統(tǒng)發(fā)射端和接收端的發(fā)射部分和接收部分，所述發(fā)射部分和所述接收部分通過光纖連接；所述發(fā)射部分將來自所述光纖通信傳輸系統(tǒng)發(fā)射端的光信號(hào)進(jìn)行處理和編碼變換，轉(zhuǎn)換為能量均衡的光編碼信號(hào)后通過所述光纖傳輸?shù)剿鼋邮詹糠?；所述接收部分將接收到的光編碼信號(hào)通過與所述發(fā)射部分相對(duì)應(yīng)的解碼變換和處理后，轉(zhuǎn)換為進(jìn)入所述發(fā)射部分的光信號(hào)并傳輸?shù)剿龉饫w通信系統(tǒng)的接收端。

更進(jìn)一步地，所述發(fā)射部分包括光信號(hào)處理單元、光調(diào)制單元、光編碼變換單元和光合路單元；所述光信號(hào)處理將輸入的光信號(hào)按照其表示的數(shù)據(jù)內(nèi)容，分為分別代表數(shù)據(jù)1和數(shù)據(jù)0的兩路光信號(hào)；所述光調(diào)制單元分別使用所述兩路光信號(hào)分別對(duì)窄脈沖光信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，得到兩路攜帶用戶信息的光脈沖序列；所述光編碼變換單元分別對(duì)所述兩路攜帶用戶信息的光脈沖序列進(jìn)行編碼變換；所述光合路單元將兩路經(jīng)過編碼變換的光脈沖序列合路，得到能量均衡的編碼光脈沖，并通過所述光纖輸出得到的編碼光脈沖。

更進(jìn)一步地，對(duì)所述兩路攜帶用戶信息的光脈沖序列進(jìn)行編碼變換時(shí)，一路光脈沖序列選擇的編碼格式和另外一路選擇的編碼格式不相同。

更進(jìn)一步地，還包括放大單元，所述放大單元連接在所述光信號(hào)處理單元和光調(diào)制單元之間，分別將所述光信號(hào)處理單元輸出的兩路光信號(hào)進(jìn)行放大，并傳輸?shù)剿龉庹{(diào)制單元。

更進(jìn)一步地，所述放大單元包括分別對(duì)所述兩路光脈沖序列進(jìn)行放大的第一放大模塊和第二放大模塊；所述光調(diào)制單元包括窄脈沖光源、第一調(diào)制模塊和第二調(diào)制模塊；所述光編碼變換單元包括第一光編碼變換模塊和第二光編碼變換模塊；所述第一放大模塊和第二放大模塊的輸入端分別與所述光信號(hào)處理單元的兩個(gè)輸出端連接，其放大后的光信號(hào)分別輸出到所述第一調(diào)制模塊和第二調(diào)制模塊的調(diào)制信號(hào)輸入端；所述窄脈沖光源分別為所述第一調(diào)制模塊和第二調(diào)制模塊提供載波信號(hào)；所述第一調(diào)制模塊和第二調(diào)制模塊的輸出端分別與所述第一光編碼變換模塊和第二光編碼變換模塊的輸入端連接；所述第一光編碼變換模塊和第二光編碼變換模塊的輸出端分別連接在所述光合路單元的兩個(gè)輸入端上。

更進(jìn)一步地，所述光信號(hào)處理單元通過光接收模塊將輸入的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)0和數(shù)據(jù)1的兩路電信號(hào)，并分別利用電-光轉(zhuǎn)換模塊對(duì)上述兩路電信號(hào)進(jìn)行電-光轉(zhuǎn)換出來形成兩路光信號(hào)輸出。

更進(jìn)一步地，所述窄脈沖光源產(chǎn)生1個(gè)比特時(shí)延n分之一脈寬的碼片光脈沖提供給第一調(diào)制模塊和第二調(diào)制模塊作為載波，n是調(diào)制模塊連接的編碼變換單元選用編碼的碼長；所述窄脈沖光源包括增益開關(guān)半導(dǎo)體激光器、超快光纖激光器或超連譜激光器。

更進(jìn)一步地，所述編碼和解碼包括固定的編碼和解碼或可變化重構(gòu)的編碼和解碼；其選擇的碼字包括雙極性碼的m序列、雙極性碼的gold序列、單極性碼的光正交碼、素?cái)?shù)碼或代數(shù)同余碼。

更進(jìn)一步地，所述接收部分包括光解碼單元和窄光脈沖接收單元；所述光解碼單元將所述接收部分接收到的編碼光信號(hào)解碼，得到光脈沖序列并輸出到所述窄光脈沖接收單元；所述窄光脈沖接收單元將所述光脈沖序列解調(diào)并處理，得到與輸入到所述發(fā)射部分的光信號(hào)相同的光信號(hào)并輸出。

更進(jìn)一步地，所述窄光脈沖接收單元將解調(diào)后的得到的脈沖進(jìn)行光-電轉(zhuǎn)換、整形以及電-光轉(zhuǎn)換，得到與輸入到所述發(fā)射部分的光信號(hào)相同的光信號(hào)。

實(shí)施本發(fā)明的一種改善光纖通信傳輸系統(tǒng)的安全性能的裝置，具有以下有益效果：由于將光纖通信系統(tǒng)的發(fā)射端輸出的光信號(hào)在發(fā)射部分轉(zhuǎn)換為能量均衡的光編碼信號(hào)，然后再進(jìn)行傳輸，這樣，即使在傳輸過程中出現(xiàn)光泄露，有意竊取通信內(nèi)容者由于得到的是能量均衡的光編碼信號(hào)，且不知道光編碼的具體格式，因?yàn)樵摴饩幋a信號(hào)沒有明顯的有光-無光的情況而沒有辦法取出其中的數(shù)據(jù)內(nèi)容。同時(shí)，由于是在光纖通信系統(tǒng)的發(fā)射端輸出光信號(hào)后對(duì)其進(jìn)行變換，也不會(huì)對(duì)現(xiàn)有的光纖通信系統(tǒng)帶來改變；因此其安全、不易泄露通信內(nèi)容，且成本較低。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種改善光纖通信傳輸系統(tǒng)的安全性能的裝置實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是所述實(shí)施例中發(fā)射部分的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是所述實(shí)施例中發(fā)射部分的更具體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是所述實(shí)施例中接收部分的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步說明。

如圖1所示，在本發(fā)明的一種改善光纖通信傳輸系統(tǒng)的安全性能的裝置實(shí)施例中，該改善光纖通信傳輸系統(tǒng)的安全性能的裝置，包括分別連接在光纖通信傳輸系統(tǒng)發(fā)射端和接收端的發(fā)射部分1和接收部分2，所述發(fā)射部分1和所述接收部分2通過光纖連接；所述發(fā)射部分1將來自所述光纖通信傳輸系統(tǒng)發(fā)射端的光信號(hào)進(jìn)行處理和編碼變換，轉(zhuǎn)換為能量均衡的光編碼信號(hào)后通過所述光纖傳輸?shù)剿鼋邮詹糠?；所述接收部分2將接收到的光編碼信號(hào)通過與所述發(fā)射部分相對(duì)應(yīng)的解碼變換和處理后，轉(zhuǎn)換為進(jìn)入所述發(fā)射部分1的光信號(hào)并傳輸?shù)剿龉饫w通信傳輸系統(tǒng)的接收端。換句話說，在本實(shí)施例中，該改善光纖通信傳輸系統(tǒng)的安全性能的裝置分為通過傳輸光纖連接的兩部分，分別將光纖通信傳輸系統(tǒng)的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為能量均衡的光編碼信號(hào)，并在通過傳輸光纖后將該光編碼信號(hào)還原為光纖通信傳輸系統(tǒng)的光信號(hào)。這樣，使得在傳輸光纖上傳輸?shù)男盘?hào)由原先的光纖通信傳輸系統(tǒng)的光信號(hào)變?yōu)槟芰烤獾墓饩幋a信號(hào)，使得即使在傳輸光纖出現(xiàn)光泄露的情況下，非法的接收者也不能得到光編碼信號(hào)中的具體內(nèi)容，因而實(shí)現(xiàn)了安全傳輸數(shù)據(jù)的效果。同時(shí)，這樣的設(shè)置使得不需要對(duì)原先的光纖通信傳輸系統(tǒng)進(jìn)行改變，只要在原先的光纖通信傳輸系統(tǒng)和傳輸光纖之間連接上該裝置即可實(shí)現(xiàn)安全的傳輸，其成本較低，適用范圍較廣。一般來講，現(xiàn)有的幾乎所有光纖傳輸系統(tǒng)均可以使用該裝置，例如，使用范圍較為廣泛的sdh光傳輸系統(tǒng)、以太網(wǎng)光傳輸系統(tǒng)等等。

請(qǐng)參見圖2，在本實(shí)施例中，上述發(fā)射部分1包括光信號(hào)處理單元11、光調(diào)制單元13、光編碼變換單元14和光合路單元15；所述光信號(hào)處理單元11將輸入的光信號(hào)按照其表示的數(shù)據(jù)內(nèi)容，分為分別代表數(shù)據(jù)1和數(shù)據(jù)0的兩路光信號(hào)；所述光調(diào)制單元13分別使用所述兩路光信號(hào)分別對(duì)窄脈沖光信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，得到兩路攜帶用戶信息的光脈沖序列；所述光編碼變換單元14分別對(duì)所述兩路攜帶用戶信息的光脈沖序列進(jìn)行編碼變換；所述光合路單元15將兩路經(jīng)過編碼變換的光脈沖序列合路，得到能量均衡的編碼光脈沖，并通過所述光纖輸出得到的編碼光脈沖。值得一提的是，在本實(shí)施例中，在對(duì)所述兩路攜帶用戶信息的光脈沖序列進(jìn)行編碼變換時(shí)，一路光脈沖序列選擇的編碼格式和另外一路選擇的編碼格式不相同。也就是說，在本實(shí)施例中，上述代表數(shù)據(jù)1和代表數(shù)據(jù)0的光信號(hào)在分別對(duì)載波(窄脈沖光信號(hào))進(jìn)行調(diào)制后，得到兩路光脈沖序列，光編碼變換單元14分別對(duì)這兩路光脈沖序列進(jìn)行編碼變換，這兩路光脈沖序列進(jìn)行的編碼是不同的編碼。在調(diào)制時(shí)，本實(shí)施例中優(yōu)先采用的是調(diào)幅，當(dāng)然，采用調(diào)頻或調(diào)相也是可行的，但實(shí)施起來較為復(fù)雜。此外，在本實(shí)施例中，上述數(shù)據(jù)0和數(shù)據(jù)1是對(duì)于信號(hào)中的數(shù)據(jù)位而言的，對(duì)于數(shù)字信號(hào)來講，其基本的組成部分是數(shù)據(jù)位，多個(gè)數(shù)據(jù)位構(gòu)成一個(gè)字節(jié)，每個(gè)字或字節(jié)表示一定的含義，這樣，接收到信號(hào)后就能得知該信號(hào)表示的意思。對(duì)于二進(jìn)制系統(tǒng)來講，每個(gè)字節(jié)中的為只有兩種可能，分別為數(shù)據(jù)0和數(shù)據(jù)1。在本實(shí)施例中，就是將上述信號(hào)中的數(shù)據(jù)0和數(shù)據(jù)1分離開來，得到兩路信號(hào)并分別進(jìn)行處理。

在本實(shí)施例中，為了保證對(duì)窄脈沖信號(hào)的調(diào)制穩(wěn)定，上述裝置的發(fā)射部分還包括放大單元12，所述放大單元12連接在所述光信號(hào)處理單元11和光調(diào)制單元13之間，分別將所述光信號(hào)處理單元輸出11的兩路光信號(hào)進(jìn)行放大，并傳輸?shù)剿龉庹{(diào)制單元13。

更具體而言，請(qǐng)參見圖3，在本實(shí)施例中，所述放大單元12包括分別對(duì)所述兩路光脈沖序列進(jìn)行放大的第一放大模塊121和第二放大模塊122；所述光調(diào)制單元13包括窄脈沖光源131、第一調(diào)制模塊132和第二調(diào)制模塊133；所述光編碼變換單元14包括第一光編碼變換模塊141和第二光編碼變換模塊142；所述第一放大模塊121和第二放大模塊121的輸入端分別與所述光信號(hào)處理單元11的兩個(gè)輸出端連接，其放大后的光信號(hào)分別輸出到所述第一調(diào)制模塊132和第二調(diào)制模塊133的調(diào)制信號(hào)輸入端；所述窄脈沖光源131分別為所述第一調(diào)制模塊132和第二調(diào)制模塊133提供載波信號(hào)；所述第一調(diào)制模塊132和第二調(diào)制模塊133的輸出端分別與所述第一光編碼變換模塊141和第二光編碼變換模塊142的輸入端連接；所述第一光編碼變換模塊141和第二光編碼變換模塊142的輸出端分別連接在所述光合路單元15的兩個(gè)輸入端上。

在本實(shí)施例中，上述光信號(hào)處理單元11通過光接收模塊將輸入的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)0和數(shù)據(jù)1的兩路電信號(hào)，并分別利用電-光轉(zhuǎn)換模塊對(duì)上述兩路電信號(hào)進(jìn)行電-光轉(zhuǎn)換出來形成兩路光信號(hào)輸出。而上述窄脈沖光源131產(chǎn)生1個(gè)比特時(shí)延n分之一脈寬的碼片光脈沖提供給第一調(diào)制模塊和第二調(diào)制模塊作為載波，n是調(diào)制模塊連接的編碼變換單元選用編碼的碼長；所述窄脈沖光源包括增益開關(guān)半導(dǎo)體激光器、超快光纖激光器或超連譜激光器。

在本實(shí)施例中，和多數(shù)系統(tǒng)一樣，其編碼和解碼是對(duì)應(yīng)，其中，上述編碼和解碼包括固定的編碼和解碼或可變化重構(gòu)的編碼和解碼；其選擇的碼字包括雙極性碼的m序列、雙極性碼的gold序列、單極性碼的光正交碼、素?cái)?shù)碼或代數(shù)同余碼。也就是說，在本實(shí)施例中，當(dāng)編碼選擇固定的編碼方式時(shí)，例如，選擇一種碼字，并始終都用這種碼字，解碼也采用固定的解碼；而當(dāng)編碼是可變化重構(gòu)的編碼時(shí)，解碼也采用相應(yīng)的可變化重構(gòu)解碼，例如，編碼時(shí)，一段時(shí)間采用第一種碼字，超過這段時(shí)間采用第二種碼字；解碼時(shí)，也是一段時(shí)間采用第一種碼字解碼，而超過這段時(shí)間則采用第二種碼字解碼。這些都是事先設(shè)定的，通過對(duì)編碼模塊和解碼模塊的控制就能實(shí)現(xiàn)。此外，對(duì)于上述兩路光信號(hào)的編碼而言，采用不同的編碼是指采用不同的碼字或編碼方式，例如，在上述兩路光信號(hào)中，一路可以采用雙極性碼的m序列進(jìn)行編碼，而另一路則可以采用雙極性碼的gold序列進(jìn)行編碼；一路可以采用固定編碼方式，而另一路則可以采用可變換的重構(gòu)編碼方式等等。

圖4示出了本實(shí)施例中接收部分2的結(jié)構(gòu)示意圖，在圖4中，所述接收部分2包括光解碼單元21和窄光脈沖接收單元22；所述光解碼單元21將所述接收部分接收到的編碼光信號(hào)解碼(即上述的編碼的逆過程)，得到光脈沖序列并輸出到所述窄光脈沖接收單元22；所述窄光脈沖接收單元22將所述光脈沖序列解調(diào)并處理，得到與輸入到所述發(fā)射部分的光信號(hào)相同的光信號(hào)并輸出。其中，所述窄光脈沖接收單元22還將解調(diào)后的得到的脈沖進(jìn)行光-電轉(zhuǎn)換、整形以及電-光轉(zhuǎn)換，以得到與輸入到所述發(fā)射部分的光信號(hào)相同的光信號(hào)。

作為本實(shí)施例中的一個(gè)例子，下面說明本實(shí)施例中的安全防護(hù)裝置在在常規(guī)的sdh光纖通信系統(tǒng)中應(yīng)用，其目的是提高該系統(tǒng)的安全性。

sdh光纖通信防護(hù)系統(tǒng)由防護(hù)光發(fā)射機(jī)、防護(hù)光接收機(jī)構(gòu)成，來自常規(guī)光纖通信系統(tǒng)光發(fā)射機(jī)的sdh光信號(hào)，進(jìn)入防護(hù)光發(fā)射機(jī)后變成光編碼變換信號(hào)，經(jīng)光纖長距離傳輸，到達(dá)防護(hù)光接收機(jī)，再次轉(zhuǎn)化為sdh光信號(hào)，進(jìn)入常規(guī)光纖通信系統(tǒng)的光接收機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的遠(yuǎn)距離安全傳輸。

防護(hù)光發(fā)射機(jī)由sdh光信號(hào)處理模塊、光調(diào)制器及其放大驅(qū)動(dòng)模塊、窄脈沖光源、光編碼變換器、光合路器組成。sdh光信號(hào)處理模塊將sdh光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閮陕冯娦盘?hào)，輸出代表1和代表0的2路電信號(hào)分別經(jīng)放大驅(qū)動(dòng)模塊，進(jìn)入光調(diào)制器，調(diào)制由窄脈沖光源輸入光調(diào)制器的超短光脈沖，獲得攜帶用戶信息的超短光脈沖序列，進(jìn)入光碼變換器進(jìn)行光碼變換，2路信號(hào)進(jìn)行不同的碼變換，產(chǎn)生類噪聲。同時(shí)處理使代表1和代表0的二進(jìn)制時(shí)間序列信號(hào)，變?yōu)榉謩e代表1和代表0的2路信號(hào)，各路選用不同的光碼，分別進(jìn)行光編碼變換，合路后的光編碼變換信號(hào)序列無有光或無光之分，在能量上均衡了，使竊聽者不能用能量探測(cè)器探測(cè)到，從而使系統(tǒng)具有防竊聽的防護(hù)功能，保障信息的安全傳輸、

光編碼變換器和光解碼變換器對(duì)光信號(hào)進(jìn)行全光信息處理，實(shí)現(xiàn)光編碼和光解碼，根據(jù)實(shí)際需求不同，有多種類型：包括固定的編碼和解碼，和可變化重構(gòu)的編碼和解碼；采用的編解碼技術(shù)包括一維時(shí)域、頻域的編碼和解碼，包括二維時(shí)頻域的編碼和解碼。碼字有多種類型包括雙極性碼的m序列和gold序列，單極性碼的光正交碼、素?cái)?shù)碼、代數(shù)同余碼等。光編碼變換器和光解碼變換器的結(jié)構(gòu)有多種類型，包括超結(jié)構(gòu)光纖光柵、光纖光柵陣列、光延時(shí)線、可調(diào)光延時(shí)線、波導(dǎo)光柵陣列、波長選擇開關(guān)等。窄脈沖光源產(chǎn)生1個(gè)比特時(shí)延n分之一脈寬的碼片光脈沖，n為所選用碼的碼長，可達(dá)ps量級(jí)。窄脈沖光源有多種類型，包括增益開關(guān)半導(dǎo)體激光器、超快光纖激光器、超連譜激光器等。

而防護(hù)光接收機(jī)由光解碼變換器、窄脈沖光接收機(jī)、sdh電信號(hào)處理模塊組成。在接收端接，光纖信道上傳輸來的光編碼變換信號(hào)，被防護(hù)光接收機(jī)中的光解碼變換器進(jìn)行光解碼變換，進(jìn)入窄脈沖光接收機(jī)還原為sdh電信號(hào)，再由sdh電信號(hào)處理模塊轉(zhuǎn)換為sdh光信號(hào)。如果光解碼變換器與光編碼變換器不匹配，則不能獲得光信號(hào)，呈現(xiàn)的是噪聲，從而，防止被竊聽，保護(hù)了光信號(hào)的安全傳輸。

窄脈沖光接收機(jī)不同于常規(guī)的光接收機(jī)，它接收和處理的是歸零的、碼片級(jí)脈寬的窄光脈沖。

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。