CN106656320A - 用于光量子通信业务的光纤信道损耗测量系统、方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种用于光量子通信业务的光纤信道损耗测量系统，以及相应方法及装置。其中，所述系统包括：至少两个光量子通信设备，分设于待测光纤两端的光量子复用设备对，以及参考光信号发射设备和参考光信号接收设备；与参考光信号发射设备相连接的光量子复用设备，用于将光量子信号和参考光信号以彼此隔离的方式耦合至待测光纤中；待测光纤另一端的光量子复用设备，用于分离光量子信号；参考光信号接收设备，用于对光量子复用设备分离出的待测量光信号进行测量，以获取与表征待测光纤信道损耗状况相关的指标。采用上述系统，可以在不影响光量子通信业务正常运行的基础上，对光纤损耗进行实时测量，为改善光量子通信业务运行状况提供参考依据。

Description

用于光量子通信业务的光纤信道损耗测量系统、方法及装置
技术领域
本申请涉及量子通信领域，具体涉及一种用于光量子通信业务的光纤信道损耗测量系统。本申请同时涉及一种用于光量子通信业务的光纤信道损耗测量方法及相应装置。
背景技术
量子通信是指把量子态从一个地方传送到另一个地方的信息传输技术，它的内容包含量子隐形传态、量子纠缠交换和量子加密传输三种形式。其中的量子加密传输技术，作为将量子密钥分发和经典加密技术相结合的量子加密安全通信技术，是目前唯一的、其安全性得到严格验证的通信安全技术，也是目前唯一实现了实用化，同时具备产业化潜力的量子通信技术。
基于光量子进行通信传输的业务(简称光量子通信业务)，通常对于光纤信道的损耗比较敏感。以遵循BB84协议的量子密钥分发业务为例，密钥协商的发送方使用光量子的极化状态编码生成的随机序列，并通过光纤信道将这些光量子发送到接收方，接收方利用随机选取的测量基对接收到的光量子进行测量，收发双方在通过比对测量基筛选原始量子密钥后，通过对传输过程误码率的估算判断是否需要放弃本次密钥分发过程，并在误码率低于预设阈值的情况下通过隐私放大等处理过程最终获得双方共享的量子密钥。通过上述描述可以看出，随着光纤损耗增大光量子传输过程的误码率也会相应增长，从而导致量子密钥的成码率急速下降，量子密钥分发业务可能无法满足数据加解密应用对量子密钥的需求。
基于上述原因，光量子通信业务的稳定运行对光纤信道的质量要求通常是比较高的，因此有必要对信道质量做实时监控、并在此基础上把整个光纤信道的光衰控制到最优。然而由于光量子的特性导致实现上述功能并非易事：
1)在传统的光纤传输中，发射到光纤中的是强光束，可以直接通过计算发射端发射功率和接收端接收功率的差值来实现对光纤损耗的测量；但是在光量子通信业务中，在光纤中传输的是孤立的光子，无法通过经典设备来测量功率，所以也就无法像传统光纤传输那样在光量子业务运行过程中实时获知光纤信道的损耗状况。
2)如果在运行光量子通信业务的同时，在光纤信道上直接发射强光束来测量光衰，即：光量子的传输过程和强光束的发射同时进行，这样会造成光量子(例如，承载了密钥信息的单光子)被湮灭在强光当中，光量子通信业务的接收方将无法对其进行测量，那么整个光量子通信业务将无法实现预期的功能。
如何在不影响光量子通信业务正常运行、保证光量子正确传输的基础上，实现对光纤损耗状况的实时测量，是一个亟待解决的问题。
发明内容
本申请实施例提供一种用于光量子通信业务的光纤信道损耗测量系统，以解决现有技术无法在不影响光量子通信业务的基础上对光纤损耗进行实时测量的问题。本申请实施例还提供一种用于光量子通信业务的光纤信道损耗测量方法及相应装置。
本申请提供一种用于光量子通信业务的光纤信道损耗测量系统，包括：至少两个通过光纤相连接的光量子通信设备，设置于连接任意两光量子通信设备的光纤链路中、且分设于待测光纤两端的光量子复用设备对，以及与其中一光量子复用设备相连接的参考光信号发射设备，与光量子复用设备对中任一光量子复用设备相连接的参考光信号接收设备；
其中，与参考光信号发射设备相连接的光量子复用设备，用于将光量子通信设备发送的光量子信号和参考光信号发射设备发射的参考光信号以彼此隔离的方式耦合至待测光纤中；
待测光纤另一端的光量子复用设备，用于从待测光纤传输的光信号中分离出光量子信号并发送给光量子通信设备；
参考光信号接收设备，用于对光量子复用设备分离出的、对应于所述参考光信号的待测量光信号进行测量，以获取与表征待测光纤信道损耗状况相关的指标，作为改善光量子通信业务运行状况的参考依据。
可选的，所述光量子复用设备包括：光量子时分复用设备、或光量子波分复用设备。
可选的，所述参考光信号接收设备和所述参考光信号发射设备，与所述光量子复用设备对中的同一个光量子复用设备相连接；
所述对应于所述参考光信号的待测量光信号包括：所述参考光信号的背向散射信号。
可选的，所述参考光信号发射设备与所述参考光信号接收设备部署在同一个光损耗测量设备中；所述光损耗测量设备包括：光时域反射仪。
可选的，所述光损耗测量设备的数量为2个，分别与所述光量子复用设备对中的不同光量子复用设备相连接。
可选的，所述与表征待测光纤的信道损耗状况相关的指标包括：待测光纤的总链路损耗。
可选的，所述参考光信号发射设备与所述参考光信号接收设备，分别与所述光量子复用设备对中的不同光量子复用设备相连接；
所述对应于所述参考光信号的待测量光信号包括：所述参考光信号从待测光纤一端传输到另一端后输出的光信号。
可选的，由所述参考光信号发射设备和参考光信号接收设备组成的测量用设备的数量为2组，其中一组的参考光信号发射设备和另一组的参考光信号接收设备与所述光量子复用设备对中的一个光量子复用设备相连接，所述两组内的其他参考光信号发射设备和参考光信号接收设备与所述光量子复用设备对中的另一个光量子复用设备相连接。
可选的，所述与表征待测光纤信道损耗状况相关的指标包括：所述对应于所述参考光信号的待测量光信号的功率。
可选的，所述系统还包括：通过经典信道至少与参考光信号接收设备相连的监控服务器；
所述监控服务器，用于至少从参考光信号接收设备获取与表征待测光纤信道损耗状况相关的指标，并根据获取的指标生成所述待测光纤的信道损耗统计数据。
可选的，所述监控服务器还用于通过经典信道向本系统内的设备发送用于指示复用工作方式的指令，接收到指令的设备遵循所述指令执行各自的操作。
可选的，所述光量子通信业务包括：量子密钥分发业务；所述光量子通信设备包括：量子密钥分发设备。
此外，本申请还提供一种用于光量子通信业务的光纤信道损耗测量方法，包括：
发送方将参考光信号与承载光量子通信业务的光量子信号以彼此隔离的方式耦合至待测光纤中、并传输给接收方，以供接收方分离所述光量子信号；
发送方或者接收方对从待测光纤中分离出的、对应于所述参考光信号的待测量光信号进行测量，以获取与表征待测光纤信道损耗状况相关的指标，作为改善光量子通信业务运行状况的参考依据。
可选的，所述发送方或者接收方对从待测光纤中分离出的、对应于所述参考光信号的待测量光信号进行测量，包括：发送方对从待测光纤中分离出的、所述参考光信号的背向散射信号进行测量。
可选的，所述与表征待测光纤信道损耗状况相关的指标包括：待测光纤的总链路损耗。
可选的，所述发送方或者接收方对从待测光纤中分离出的、对应于所述参考光信号的待测量光信号进行测量，包括：接收方对从待测光纤中分离出的、所述参考光信号经由待测光纤传输后输出的光信号进行测量。
可选的，所述与表征待测光纤信道损耗状况相关的指标包括：所述参考光信号经由待测光纤传输后输出的光信号的功率。
可选的，在所述发送方或者接收方对从待测光纤中分离出的、对应于所述参考光信号的待测量光信号进行测量，以获取与表征待测光纤信道损耗状况相关的指标的步骤之后，执行下述操作：
发送方或者接收方将获取的所述与表征待测光纤信道损耗状况相关的指标通过经典信道提供给监控服务端。
相应的，本申请还提供一种用于光量子通信业务的光纤信道损耗测量装置，包括：
参考光信号耦合传输单元，用于发送方将参考光信号与承载光量子通信业务的光量子信号以彼此隔离的方式耦合至待测光纤中、并传输给接收方，以供接收方分离所述光量子信号；
参考光信号分离测量单元，用于发送方或者接收方对从待测光纤中分离出的、对应于所述参考光信号的待测量光信号进行测量，以获取与表征待测光纤信道损耗状况相关的指标，作为改善光量子通信业务运行状况的参考依据。
可选的，所述参考光信号分离测量单元具体用于，发送方对从待测光纤中分离出的、所述参考光信号的背向散射信号进行测量，以获取与表征待测光纤信道损耗状况相关的指标，作为改善光量子通信业务运行状况的参考依据。
可选的，所述参考光信号分离测量单元具体用于，接收方对从待测光纤中分离出的、所述参考光信号经由待测光纤传输后输出的光信号进行测量，以获取与表征待测光纤信道损耗状况相关的指标，作为改善光量子通信业务运行状况的参考依据。
可选的，所述装置还包括：
测量结果提供单元，用于发送方或者接收方将获取的所述与表征待测光纤信道损耗状况相关的指标通过经典信道提供给监控服务端。
与现有技术相比，本申请具有以下优点：
本申请提供的用于光量子通信业务的光纤信道损耗测量系统，由于在待测光纤的两端设置了光量子复用设备，为承载光量子通信业务的光量子和用于测量待测光纤信道损耗的参考光信号提供了彼此隔离的传输通道，从而可以在光量子通信业务运行的过程中，根据需要随时将参考光信号耦合至待测光纤信道中、并通过测量获取与表征待测光纤信道损耗状况相关的指标，实现了在不影响光量子通信业务正常运行、保证光量子正确传输的基础上，对光纤损耗的实时测量功能，为改善光量子通信业务运行状况(例如，提高量子密钥分发业务的成码率)提供有力的参考依据。
附图说明
图1是本申请实施例提供的用于光量子通信业务的光纤信道损耗测量系统的第一示意图；
图2是本申请实施例提供的用于光量子通信业务的光纤信道损耗测量系统的第二示意图；
图3是本申请实施例提供的用于光量子通信业务的光纤信道损耗测量系统的第三示意图；
图4是本申请实施例提供的用于光量子通信业务的光纤信道损耗测量系统的第四示意图；
图5是本申请实施例提供的具有监控服务器的光纤信道损耗测量系统的示意图；
图6是本申请实施例提供的监控服务器与光纤信道损耗测量系统内的设备相互连接的示意图；
图7是本申请的一种用于光量子通信业务的光纤信道损耗测量方法的实施例的流程图；
图8是本申请的一种用于光量子通信业务的光纤信道损耗测量装置的实施例的示意图。
具体实施方式
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是，本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广，因此，本申请不受下面公开的具体实施的限制。
在本申请中，提供了一种用于光量子通信业务的光纤信道损耗测量系统，一种用于光量子通信业务的光纤信道损耗测量方法，以及一种相应的装置。在下面的实施例中逐一进行详细说明。
本申请首先提供一种用于光量子通信业务的光纤信道损耗测量系统的实施例，在本实施例中，所述系统包括：至少两个用于运行光量子通信业务的光量子通信设备，设置于连接任意两光量子通信设备的光纤链路中、且分设于待测光纤两端的光量子复用设备对，以及与其中一光量子复用设备相连接的参考光信号发射设备，与光量子复用设备对中任一光量子复用设备相连接的参考光信号接收设备。
其中，与参考光信号发射设备相连接的光量子复用设备，用于将光量子通信设备发送的光量子信号和参考光信号发射设备发射的参考光信号以彼此隔离的方式耦合至待测光纤中；待测光纤另一端的光量子复用设备，用于从待测光纤传输的光信号中分离出光量子信号并发送给光量子通信设备；参考光信号接收设备，用于对光量子复用设备分离出的、对应于所述参考光信号的待测量光信号进行测量、以获取与表征待测光纤信道损耗状况相关的指标，作为改善光量子通信业务运行状况的参考依据。
在本实施例中，所述光量子复用设备对，设置于需要进行光纤信道损耗测量的任意两光量子通信设备之间的光纤链路中、且分设于待测光纤两端。在具体实施时，所述待测光纤可以是所述两个光量子通信设备之间的端到端光纤链路，也可以是所述端到端光纤链路中的某一段光纤。
所述光量子通信设备是指运行光量子通信业务的设备，所述光量子通信业务是指基于光量子进行通信传输的业务，例如：利用光量子的量子态传输技术实现的量子密钥分发过程，就是本实施例所述的一种典型的光量子通信业务，相应的，所述光量子通信设备可以是量子密钥分发设备。需要说明的是，本实施例所述的光量子通信业务并不仅仅局限于量子密钥分发业务，只要是利用基于光量子的信息传输机制所实现的业务，都属于本实施例所述的光量子通信业务。
对于光量子通信业务来说，由于在光纤信道中传输的是光量子信号，因此无法用传统的测量设备对光量子传输过程中的光纤信道损耗状况进行测量，为了能够在不影响光量子通信业务正常运行的基础上，实时测量光纤信道损耗状况，本实施例的技术方案引入参考光信号。所述参考光信号，是指能够采用传统光测量设备(例如光功率计)进行测量的光信号，为了与光量子信号相区分，通常也可以称为强光信号或者强光束。在本实施例中，参考光信号发射设备用于发射所述参考光信号。
本实施例的技术方案利用光量子复用设备，在待测光纤的一端将参考光信号与承载光量子通信业务的光量子信号以彼此隔离的方式耦合至待测光纤中，并由待测光纤另一端的光量子复用设备分离所述光量子信号、并发送给与之相连接的光量子通信设备，从而为光量子通信业务的正常运行提供保障，同时也为光纤信道损耗状况的实时测量提供了可能。所述光量子复用设备可以是光量子时分复用设备，也可以是光量子波分复用设备。
所述光量子时分复用设备，是从时间维度实现参考光信号与光量子信号彼此隔离的设备。与参考光信号发射设备相连接的光量子时分复用设备，具体用于基于不同的时间段(或称时间窗口)将参考光信号以及光量子信号以彼此隔离的方式耦合至待测光纤中，待测光纤另一端的光量子时分复用设备则用于遵循所述不同时间段执行信号分离操作。
所述光量子波分复用设备，是从波长维度实现参考光信号与光量子信号彼此隔离传输的设备。与参考光信号发射设备相连的光量子波分复用设备，具体用于基于不同的波长将参考光信号以及光量子信号以彼此隔离的方式耦合至待测光纤中，待测光纤另一端的光量子波分复用设备则用于遵循所述不同波长执行信号分离操作。
需要说明的是，此处给出了光量子复用设备的两个例子，但是在具体实施中，所述光量子复用设备并不局限于光量子时分复用设备或者光量子波分复用设备，也可以采用其它类型的光量子复用设备，只要能够在待测光纤一端将光量子信号与参考光信号以彼此隔离的方式耦合至待测光纤中、并能够在待测光纤的另一端对这两种信号进行正确的分离，从而实现这两种信号在待测光纤中互不影响的并发传输，就都可以实现本申请的技术方案。
在实现光量子信号与参考光信号彼此隔离传输的基础上，本实施例的技术方案利用参考光信号接收设备对光量子复用设备分离出的、对应于参考光信号的待测量光信号进行测量，从而可以在光量子通信业务运行的同时，实时获取与表征待测光纤信道损耗状况相关的指标(例如，参考光信号的接收功率)，为改善光量子通信业务运行状况提供有力的参考依据。例如，在获取所述指标的基础上，一方面可以获知光纤信道损耗状况，可以评估光纤链路质量的好坏，从而可以对光纤链路可能存在的问题(例如：弯折、老化、温度过高)及时进行相关的定位以及处理，以优化光纤链路的质量；另一方面，也可以借鉴针对参考光信号的测量结果，对光量子传输过程中的光纤信道损耗状况进行评估，并据此对光量子通信业务的相关参数进行调整，例如可以对量子密钥分发业务的参数进行调整，以避免出现由于光纤链路损耗增大导致成码率降低的状况。
在具体实施时，为了获取与表征待测光纤信道损耗状况相关的指标，可以采用不同的测量方式，例如，可以对参考光信号从待测光纤一端传输到另一端后输出的光信号进行测量，也可以对参考光信号的背向散射信号进行测量。采用不同的测量方式，本实施例所述的光纤信道损耗测量系统的架构也会有所不同。下面通过几个具体的例子对本实施例的技术方案作进一步描述。
(一)对参考光信号从待测光纤一端传输到另一端后输出的光信号进行测量。
采用这种测量方式，参考光信号发射设备与参考光信号接收设备，可以分别与所述光量子复用设备对中的不同光量子复用设备相连接；参考光信号接收设备，用于对光量子复用设备分离出的、所述参考光信号从待测光纤一端传输到另一端后输出的光信号进行测量，以获取与表征待测光纤信道损耗状况相关的指标。
请参考图1，其为本实施例提供的用于光量子通信业务的光纤信道损耗测量系统的第一示意图。
在本示意图给出的系统架构中，位于待测光纤一端的光量子通信设备A和参考光信号发射设备通过光纤接入光量子复用设备A，位于待测光纤另一端的光量子通信设备B和参考光信号接收设备通过光纤接入光量子复用设备B，光量子复用设备A与光量子复用设备B通过待测光纤相连接。
光量子复用设备A，用于按照预设的光量子复用方式(时分复用或者波分复用)将光量子通信设备A发送的光量子信号与参考光信号发射设备发射的参考光信号，以彼此隔离的方式耦合至待测光纤中；光量子复用设备B用于按照预设的光量子复用方式对待测光纤传输的光信号进行分离，并将分离出的光量子信号发送给光量子通信设备B，将分离出的待测量光信号，即：参考光信号经由待测光纤传输到与光量子复用设备B相连的一端后输出的光信号，发送给参考光信号接收设备。
参考光信号接收设备用于对接收到的所述待测量光信号进行测量，以获取与表征待测光纤信道损耗状况相关的指标。所述与表征待测光纤信道损耗状况相关的指标可以包括：接收到的待测量光信号的功率，即通常所述的参考光信号的接收功率。参考光信号接收设备可以通过内置的光功率计模块对接收到的待测量光信号的光强进行测量，从而获取该指标。在具体实施时，参考光信号发射设备通常按照预设的固定功率发射参考光信号，因此结合参考光信号的发射功率以及测量得到的接收功率，可以计算两者的功率差值，该功率差值表明了参考光信号在待测光纤中的传输衰减情况，也反映了待测光纤的信道损耗状况，通常该功率差值越大，表明待测光纤信道损耗状况越严重。
优选地，为了更为准确地获知待测光纤信道的损耗状况，可以通过双向测量来获取与表征待测光纤信道损耗状况相关的指标。在本优选实施方式中，由参考光信号发射设备和与之配合进行测量的参考光信号接收设备组成一组测量用设备，为了进行双向测量可以采用两组所述测量用设备，其中一组的参考光信号发射设备和另一组的参考光信号接收设备与光量子复用设备对中的一个光量子复用设备相连接，所述两组内的其他参考光信号发射设备和参考光信号接收设备与光量子复用设备对中的另一个光量子复用设备相连接。
在具体实施时，与同一个光量子复用设备相连接的参考光信号发射设备以及参考光信号接收设备，可以集成在同一个物理设备中，例如：参考光信号收发设备，该设备同时具备发射固定功率的参考光信号、以及接收待测量光信号并测量光强的功能。
请参考图2，其为本实施例提供的用于光量子通信业务的光纤信道损耗测量系统的第二示意图。
在本示意图给出的系统架构中，与第一示意图中相同的部分此处不再赘述。参考光信号收发设备A用于发射第一参考光信号，参考光信号收发设备B用于对光量子复用设备B分离出的、第一参考光信号经由待测光纤传输后的待测量信号进行测量，获取第一参考光信号的接收功率；此外，参考光信号收发设备B还用于发射第二参考光信号，参考光信号收发设备A还用于对光量子复用设备A分离出的、第二参考光信号经由待测光纤传输后的待测量信号进行测量，获取第二参考光信号的接收功率。
采用上述架构方式，在不影响光量子通信业务正常运行的基础上，可以通过从待测光纤的两端分别发送参考光信号、并从待测光纤两端分别进行测量得到与表征待测光纤信道损耗状况相关的指标，从而可以更为准确地反映待测光纤信道的损耗状况。
(二)对参考光信号的背向散射信号进行测量。
参考光信号耦合至待测光纤内传输时，由于待测光纤本身的性质(例如：弯曲、老化)或者其他事件而产生瑞利散射以及菲涅尔反射，其中一部分散射光和反射光就会从待测光纤返回，在本实施例中，将所述被返回的光信号称为参考光信号的背向散射信号。通过对参考光信号的背向散射信号进行测量，也可以获取与表征光纤信道损耗状况相关的指标。
采用上述测量方式，参考光信号发射设备以及参考光信号接收设备可以与光量子复用设备对中的同一个光量子复用设备相连；参考光信号接收设备具体用于对与其相连的光量子复用设备分离出的、参考光信号的背向散射信号进行测量，例如，可以测量所述背向散射信号的功率，以获取与表征待测光纤信道损耗状况相关的指标。
在具体实施时，所述参考光信号发射设备以及所述参考光信号接收设备可以部署在同一个光损耗测量设备中，所述光损耗测量设备包括：光时域反射仪(Optical Time Domain Reflectometer，简称otdr)。请参考图3，其为本实施例提供的用于光量子通信业务的光纤信道损耗测量系统的第三示意图。
在本示意图给出的系统架构中，otdr设备用于发射参考光信号，光量子复用设备A，用于按照预设的光量子复用方式将光量子通信设备A发送的光量子信号与otdr设备发送的参考光信号以彼此隔离的方式耦合至待测试光纤中；光量子复用设备B，用于从待测光纤传输的光信号中分离出光量子信号并发送给光量子通信设备B；otdr设备还用于对光量子复用设备A分离出的、所述参考光信号的背向散射信号进行测量。
以光量子复用设备A与光量子复用设备B为光量子时分复用设备为例，在具体实施时，光量子复用设备A可以在预设的测量用时间段内将otdr设备发射的参考光信号耦合至待测光纤中，并且在所述预设的测量用时间段内将待测光纤返回的、所述参考光信号的背向散射信号发送给otdr设备，供otdr设备进行测量；而在预设的光量子通信业务时间段内，光量子复用设备A则可以将光量子通信设备A发送的光量子信号耦合至待测光纤中发送给对端的光量子复用设备B。
Otdr设备通过对参考光信号的背向散射信号的测量，并结合参考光信号的发射功率，可以获取表征待测光纤信道损耗状况的指标，例如：待测光纤的总链路损耗。此外，otdr设备还可以通过测量以及分析获取更为丰富的指标，例如：在待测光纤不同位置处的光衰数据，这些指标不仅可以更加充分地反映待测光纤的损耗状况，并且有助于定位待测光纤可能存在的故障或者问题。
优选地，与在方式(一)中提供的双向测量方式类似，本实施例也提供了双向测量背向散射信号的优选实施方式，即：用于测量背向散射信号的光损耗测量设备的数量可以为2个，分别与光量子复用设备对中的不同光量子复用设备相连接。
仍以采用otdr设备作为所述光损耗测量设备为例，请参考图4，其为本实施例提供的用于光量子通信业务的光纤信道损耗测量系统的第四示意图。
在本示意图给出的系统架构中，与第三示意图中相同的部分此处不再赘述。otdr设备A用于发射第一参考光信号，并对光量子复用设备A分离出的第一参考光信号的背向散射信号进行测量，获取待测光纤的总链路损耗(以及其他指标)；此外，otdr设备B用于发射第二参考光信号，并对光量子复用设备B分离出的第二参考光信号的背向散射信号进行测量，再次获取待测光纤的总链路损耗(以及其他指标)。
采用上述架构方式，在不影响光量子通信业务正常运行的基础上，通过从待测光纤的两端分别发送参考光信号，并从待测光纤的两端分别进行测量、获取与表征待测光纤信道损耗状况相关的指标，从而可以更为准确地反映待测光纤信道的损耗状况，特别是当待测光纤存在两个或者两个以上故障点时，这种实施方式有助于准确定位故障点的位置。
至此给出了本实施例的四种可能的实施方式，但是这四种实施方式并不是用于限定本申请的技术方案，在具体实施本申请的技术方案时，可以根据技术的发展以及实际需求，对上述四种实施方式进行变更，例如：可以采用不同类型的光量子复用设备，也可以采用不同的测量方式等。
优选地，在上述架构的基础上，本实施例提供的系统还可以包括监控服务器，所述监控服务器通过经典信道至少与参考光信号接收设备相连。所述监控服务器，用于至少从参考光信号接收设备获取与表征待测光纤信道损耗状况相关的指标，并根据获取的指标生成所述待测光纤的信道损耗统计数据。监控服务器可以将获取的指标(以及信道损耗统计数据)通过屏幕输出等方式展示给系统维护人员，便于系统维护人员对测量结果进行集中管理，从而简化系统维护人员的工作量。
在具体实施时，参考光信号接收设备可以主动将其通过测量获取的指标通过经典信道上报给监控服务器，监控服务器也可以通过调用参考光信号接收设备提供的API，获取所述指标。
对于参考光信号发射设备采用预设的固定发射功率发射参考光信号的情况，监控服务器可以根据所述固定发射功率以及从参考光信号接收设备获取的参考光信号接收功率，计算表征光纤信道损耗状况的功率差值；如果参考光信号发射设备不是采用预设的固定发射功率发射参考光信号，那么监控服务器也可以通过经典信道与参考光信号发射设备相连接，监控服务器同样可以通过参考光信号发射设备主动上报、或者调用API的方式获取参考光信号的发射功率。
请参考图5，其为本实施例给出的具有监控服务器的光纤信道损耗测量系统的架构示意图。该示意图在图1示出的系统架构的基础上，引入了监控服务器，所述监控服务器与参考光信号发射设备和参考光信号接收设备相连接。
对于图2至图4给出的系统架构，也可以采用类似的方式引入监控服务器，例如：对于参考光信号发射设备与参考光信号接收设备集成在otdr设备内的情况，监控服务器可以直接与otdr设备相连接，从而从otdr设备获取待测光纤的总链路损耗，也可以进一步获取可能存在的故障点的信息等。此处不再一一赘述。
在具体实施时，在不影响光量子通信业务的基础上，可以根据需要实时进行多次测量，监控服务器可以通过上述方式获取每一次的测量结果，并根据获取到的测量结果生成信道损耗状况的统计数据，为改善光量子通信业务运行状况提供更为翔实的参考依据。
优选地，所述监控服务器，还用于通过发送指令的方式对本系统的测量过程进行控制，与采用预置参数的方式或者采用人工控制方式(例如：对于时分复用方式，由系统维护人员手动地针对特定时间窗口进行传输通道切换操作)相比较，不仅可以实现测量过程的自动化，而且可以更为灵活地对测量过程进行控制。
监控服务器通过经典信道向本系统内的设备发送用于指示复用工作方式的指令，相应地，接收到指令的设备遵循所述指令执行各自的操作。请参考图6，其为本实施例提供的监控服务器与本系统内的设备相互连接的示意图。
在本示意图给出的系统架构中，监控服务器通过交换机与系统内的其他设备相连，从而可以通过经典网络控制本系统内的设备，包括：光量子通信设备、光量子复用设备、参考光信号发射设备、和/或参考光信号接收设备。本示意图中给出了监控服务器通过交换机在局域网内与其他设备互联的方式，在实际应用中，监控服务器与系统内其他设备的连接方式并不局限于通过交换机实现，也可以采用其他方式，例如：可以通过路由器互联。
以光量子复用设备为光量子时分复用设备为例，监控服务器可以通过向系统内的设备发送用于指示时分复用工作方式的指令，从而在特定的时间窗口内完成对光纤信道传输损耗的测量，而不会对光量子通信业务造成影响。例如：在需要对光纤信道损耗进行测量时，监控服务器可以向光量子通信设备发送暂停光量子通信业务的指令，并向光量子时分复用设备发送开启参考光信号发射设备与参考光信号接收设备之间的光链路的指令，在随后的时间窗口内，与参考光信号发射设备相连接的光量子时分复用设备、将参考光信号发射设备发送的参考光信号耦合至待测光纤中，与参考光信号接收设备相连接的光量子时分复用设备将从待测光纤接收到的光信号发送给参考光信号接收设备、供其进行测量，监控服务器则可以从参考光信号接收设备获取测量结果。在测量结束后，监控服务器再次向光量子时分复用设备发送光链路切换指令，即，开启光量子通信设备之间的光量子通信链路，并向光量子通信设备发送恢复光量子通信业务的指令，那么在随后的时间窗口内，位于待测光纤两侧的光量子通信设备即可恢复正常的量子通信业务，例如：进行量子密钥的协商。
通过上述列举的例子可以看出，监控服务器通过向系统内的设备发送用于指示复用工作方式的指令，可以实现在不影响光量子通信业务的同时进行光纤损耗的自动化测量过程，从而能够采用不同的策略灵活地实施测量：可以按照预先设定的时间间隔进行定期测量、也可以随时根据需要启动测量过程。例如：对于量子密钥协商业务来说，如果出现量子密钥协商失败的现象(例如：由于误码率超过预设阈值导致失败)、或者在一定时间段内的协商失败次数超过预设的阈值时，则可以通过监控服务器发送指令的方式启动光纤信道损耗状况的测量过程。
综上所述，本实施例提供的用于光量子通信业务的光纤信道损耗测量系统，由于在待测光纤的两端设置了光量子复用设备，为承载光量子通信业务的光量子和用于测量待测光纤信道损耗的参考光信号提供了彼此隔离的传输通道，从而可以在光量子通信业务运行的过程中，根据需要随时将参考光信号耦合至待测光纤信道中、并通过测量获取与表征待测光纤信道损耗状况相关的指标，实现了在不影响光量子通信业务正常运行、保证光量子正确传输的基础上，对光纤损耗的实时测量功能，为改善光量子通信业务运行状况(例如，提高成码率)提供有力的参考依据。
在上述实施例中提供了一种用于光量子通信业务的光纤信道损耗测量系统，在此基础上，本申请还提供一种用于光量子通信业务的光纤信道损耗测量方法，所述方法在上述光纤信道损耗测量系统中实施。请参考图7，其为本申请提供的一种用于光量子通信业务的光纤信道损耗测量方法的实施例的流程图，本实施例与上述实施例内容相同的部分不再赘述，下面重点描述不同之处。本申请提供的用于光量子通信业务的光纤信道损耗测量方法包括：
步骤701、发送方将参考光信号与承载光量子通信业务的光量子信号以彼此隔离的方式耦合至待测光纤中、并传输给接收方，以供接收方分离所述光量子信号。
所述发送方将参考光信号与承载光量子通信业务的光量子信号以彼此隔离的方式耦合至待测光纤中，包括：发送方将所述参考光信号与光量子信号分别采用不同的时间段耦合至待测光纤中，或者发送方将所述参考光信号与光量子信号分别采用不同的波长耦合至待测光纤中。从而实现参考光信号与光量子信号的彼此隔离传输，以供接收方采用相应的方式从接收到的光信号中分离出光量子信号，从而保证光量子通信业务的正常运行。
步骤702、发送方或者接收方对从待测光纤中分离出的、对应于所述参考光信号的待测量光信号进行测量，以获取与表征待测光纤信道损耗状况相关的指标，作为改善光量子通信业务运行状况的参考依据。
根据测量方式的不同，本步骤可以采用两种不同的实施方式：
(一)接收方对从待测光纤中分离出的、所述参考光信号经由待测光纤传输后输出的光信号进行测量。所述与表征待测光纤信道损耗状况相关的指标包括：所述参考光信号经由待测光纤传输后输出的光信号的功率，即通常所述的参考光信号的接收功率。
(二)发送方对从待测光纤中分离出的、所述参考光信号的背向散射信号进行测量。通过对所述背向散射信号的测量，可以得到所述与表征待测光纤信道损耗状况相关的指标，例如：待测光纤的总链路损耗，此外，还可以获取其他更为丰富的指标，例如：在待测光纤不同位置处的光衰数据。
通过上述方式获取的与表征待测光纤信道损耗状况相关的指标，可以为改善光量子通信业务的运行状况提供参考依据。
进一步地，在执行本步骤的操作后，获取所述指标的发送方或者接收方，还可以将获取的所述指标通过经典信道提供给监控服务端。
进一步地，在执行步骤701之前，所述监控服务端还可以向发送方以及接收方发送指示如何实施测量过程的指令，所述发送方以及接收方遵循指令执行步骤701以及步骤702，从而可以在不影响光量子通信业务的同时，更加灵活、便捷地实现测量过程的自动化。
在上述的实施例中，提供了一种用于光量子通信业务的光纤信道损耗测量方法，与之相对应的，本申请还提供一种用于光量子通信业务的光纤信道损耗测量装置。请参看图8，其为本申请的一种用于光量子通信业务的光纤信道损耗测量装置的实施例的示意图。由于装置实施例基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。下述描述的装置实施例仅仅是示意性的。
本实施例的一种用于光量子通信业务的光纤信道损耗测量装置，包括：参考光信号耦合传输单元801，用于发送方将参考光信号与承载光量子通信业务的光量子信号以彼此隔离的方式耦合至待测光纤中、并传输给接收方，以供接收方分离所述光量子信号；参考光信号分离测量单元802，用于发送方或者接收方对从待测光纤中分离出的、对应于所述参考光信号的待测量光信号进行测量，以获取与表征待测光纤信道损耗状况相关的指标，作为改善光量子通信业务运行状况的参考依据。
可选的，所述参考光信号分离测量单元具体用于，发送方对从待测光纤中分离出的、所述参考光信号的背向散射信号进行测量，以获取与表征待测光纤信道损耗状况相关的指标，作为改善光量子通信业务运行状况的参考依据。
可选的，所述参考光信号分离测量单元具体用于，所述参考光信号分离测量单元具体用于，接收方对从待测光纤中分离出的、所述参考光信号经由待测光纤传输后输出的光信号进行测量，以获取与表征待测光纤信道损耗状况相关的指标，作为改善光量子通信业务运行状况的参考依据。
可选的，所述装置还包括：
测量结果提供单元，用于发送方或者接收方将获取的所述与表征待测光纤信道损耗状况相关的指标通过经典信道提供给监控服务端。
本申请虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本申请，任何本领域技术人员在不脱离本申请的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本申请的保护范围应当以本申请权利要求所界定的范围为准。
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。
内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。
1、计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括非暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
2、本领域技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

Claims (22)

1.一种用于光量子通信业务的光纤信道损耗测量系统，其特征在于，包括：
至少两个通过光纤相连接的光量子通信设备，设置于连接任意两光量子通信设备的光纤链路中、且分设于待测光纤两端的光量子复用设备对，以及与其中一光量子复用设备相连接的参考光信号发射设备，与光量子复用设备对中任一光量子复用设备相连接的参考光信号接收设备；
其中，与参考光信号发射设备相连接的光量子复用设备，用于将光量子通信设备发送的光量子信号和参考光信号发射设备发射的参考光信号以彼此隔离的方式耦合至待测光纤中；
待测光纤另一端的光量子复用设备，用于从待测光纤传输的光信号中分离出光量子信号并发送给光量子通信设备；
参考光信号接收设备，用于对光量子复用设备分离出的、对应于所述参考光信号的待测量光信号进行测量，以获取与表征待测光纤信道损耗状况相关的指标，作为改善光量子通信业务运行状况的参考依据。
2.根据权利要求1所述的用于光量子通信业务的光纤信道损耗测量系统，其特征在于，所述光量子复用设备包括：光量子时分复用设备、或光量子波分复用设备。
3.根据权利要求1所述的用于光量子通信业务的光纤信道损耗测量系统，其特征在于，所述参考光信号接收设备和所述参考光信号发射设备，与所述光量子复用设备对中的同一个光量子复用设备相连接；
所述对应于所述参考光信号的待测量光信号包括：所述参考光信号的背向散射信号。
4.根据权利要求3所述的用于光量子通信业务的光纤信道损耗测量系统，其特征在于，所述参考光信号发射设备与所述参考光信号接收设备部署在同一个光损耗测量设备中；所述光损耗测量设备包括：光时域反射仪。
5.根据权利要求4所述的用于光量子通信业务的光纤信道损耗测量系统，其特征在于，所述光损耗测量设备的数量为2个，分别与所述光量子复用设备对中的不同光量子复用设备相连接。
6.根据权利要求4所述的用于光量子通信业务的光纤信道损耗测量系统，其特征在于，所述与表征待测光纤的信道损耗状况相关的指标包括：待测光纤的总链路损耗。
7.根据权利要求1所述的用于光量子通信业务的光纤信道损耗测量系统，其特征在于，所述参考光信号发射设备与所述参考光信号接收设备，分别与所述光量子复用设备对中的不同光量子复用设备相连接；
所述对应于所述参考光信号的待测量光信号包括：所述参考光信号从待测光纤一端传输到另一端后输出的光信号。
8.根据权利要求7所述的用于光量子通信业务的光纤信道损耗测量系统，其特征在于，由所述参考光信号发射设备和参考光信号接收设备组成的测量用设备的数量为2组，其中一组的参考光信号发射设备和另一组的参考光信号接收设备与所述光量子复用设备对中的一个光量子复用设备相连接，所述两组内的其他参考光信号发射设备和参考光信号接收设备与所述光量子复用设备对中的另一个光量子复用设备相连接。
9.根据权利要求7所述的用于光量子通信业务的光纤信道损耗测量系统，其特征在于，所述与表征待测光纤信道损耗状况相关的指标包括：所述对应于所述参考光信号的待测量光信号的功率。
10.根据权利要求1所述的用于光量子通信业务的光纤信道损耗测量系统，其特征在于，还包括：通过经典信道至少与参考光信号接收设备相连的监控服务器；
所述监控服务器，用于至少从参考光信号接收设备获取与表征待测光纤信道损耗状况相关的指标，并根据获取的指标生成所述待测光纤的信道损耗统计数据。
11.根据权利要求10所述的用于光量子通信业务的光纤信道损耗测量系统，其特征在于，所述监控服务器还用于通过经典信道向本系统内的设备发送用于指示复用工作方式的指令，接收到指令的设备遵循所述指令执行各自的操作。
12.根据权利要求1-11任一项所述的用于光量子通信业务的光纤信道损耗测量系统，其特征在于，所述光量子通信业务包括：量子密钥分发业务；所述光量子通信设备包括：量子密钥分发设备。
13.一种用于光量子通信业务的光纤信道损耗测量方法，其特征在于，包括：
发送方将参考光信号与承载光量子通信业务的光量子信号以彼此隔离的方式耦合至待测光纤中、并传输给接收方，以供接收方分离所述光量子信号；
发送方或者接收方对从待测光纤中分离出的、对应于所述参考光信号的待测量光信号进行测量，以获取与表征待测光纤信道损耗状况相关的指标，作为改善光量子通信业务运行状况的参考依据。
14.根据权利要求13所述的用于光量子通信业务的光纤信道损耗测量方法，其特征在于，所述发送方或者接收方对从待测光纤中分离出的、对应于所述参考光信号的待测量光信号进行测量，包括：发送方对从待测光纤中分离出的、所述参考光信号的背向散射信号进行测量。
15.根据权利要求14所述的用于光量子通信业务的光纤信道损耗测量方法，其特征在于，所述与表征待测光纤信道损耗状况相关的指标包括：待测光纤的总链路损耗。
16.根据权利要求13所述的用于光量子通信业务的光纤信道损耗测量方法，其特征在于，所述发送方或者接收方对从待测光纤中分离出的、对应于所述参考光信号的待测量光信号进行测量，包括：接收方对从待测光纤中分离出的、所述参考光信号经由待测光纤传输后输出的光信号进行测量。
17.根据权利要求16所述的用于光量子通信业务的光纤信道损耗测量方法，其特征在于，所述与表征待测光纤信道损耗状况相关的指标包括：所述参考光信号经由待测光纤传输后输出的光信号的功率。
18.根据权利要求13所述的用于光量子通信业务的光纤信道损耗测量方法，其特征在于，在所述发送方或者接收方对从待测光纤中分离出的、对应于所述参考光信号的待测量光信号进行测量，以获取与表征待测光纤信道损耗状况相关的指标的步骤之后，执行下述操作：
发送方或者接收方将获取的所述与表征待测光纤信道损耗状况相关的指标通过经典信道提供给监控服务端。
19.一种用于光量子通信业务的光纤信道损耗测量装置，其特征在于，包括：
参考光信号耦合传输单元，用于发送方将参考光信号与承载光量子通信业务的光量子信号以彼此隔离的方式耦合至待测光纤中、并传输给接收方，以供接收方分离所述光量子信号；
参考光信号分离测量单元，用于发送方或者接收方对从待测光纤中分离出的、对应于所述参考光信号的待测量光信号进行测量，以获取与表征待测光纤信道损耗状况相关的指标，作为改善光量子通信业务运行状况的参考依据。
20.根据权利要求19所述的用于光量子通信业务的光纤信道损耗测量装置，其特征在于，所述参考光信号分离测量单元具体用于，发送方对从待测光纤中分离出的、所述参考光信号的背向散射信号进行测量，以获取与表征待测光纤信道损耗状况相关的指标，作为改善光量子通信业务运行状况的参考依据。
21.根据权利要求19所述的用于光量子通信业务的光纤信道损耗测量装置，其特征在于，所述参考光信号分离测量单元具体用于，接收方对从待测光纤中分离出的、所述参考光信号经由待测光纤传输后输出的光信号进行测量，以获取与表征待测光纤信道损耗状况相关的指标，作为改善光量子通信业务运行状况的参考依据。
22.根据权利要求19所述的用于光量子通信业务的光纤信道损耗测量装置，其特征在于，还包括：
测量结果提供单元，用于发送方或者接收方将获取的所述与表征待测光纤信道损耗状况相关的指标通过经典信道提供给监控服务端。
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