CN106998228A - 一种光传输网络 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光传输网络，包括光信号发射部分、光信号接收部分以及连接在所述光发射部分和光接收部分之间的传输光纤；所述光发射部分包括窄脉冲光信号处理模块和光编码变换模块，携带用户信息的光信号进入所述光发射部分，首先通过窄脉冲光信号处理模块被变换为窄脉宽的归零光信号，再通过光编码变换模块被转换为适宜传输的光编码信号，并通过所述传输光纤传输到所述光接收部分；所述光接收部分包括光解码反变换模块和窄脉冲光信号扩展模块，经过所述传输光纤传输的光编码信号在所述光解码反变换模块中进行与所述光编码变换模块中的转换相反的解码，得到窄脉宽的归零光信号；得到的窄脉宽的归零光信号通过所述窄脉冲光信号扩展模块进行处理，得到携带有用户信息的光信号并输出。实施本发明的一种光传输网络，具有以下有益效果：其安全、传输内容不易被盗取。

Description

一种光传输网络

技术领域

本发明涉及信号传输领域，更具体地说，涉及一种光传输网络。

背景技术

光纤通信系统是利用光波作为载体来传递信息的通信在发送端，把用户要传送的信号(如声音、数据等)变为电信号，调制到光源上，使发出的光强随电信号变化，把电信号变为光信号，利用光纤把该光信号传送到远方；在接收端，用光探测器接收光信号，进行解调，把光信号还原为携带用户信息(如声音、数据等)的电信号，再变成用户能理解的信息(如声音、数据等)。一般来讲，光纤通信系统通常由光发射机、光纤、光中继器和光接收机组成。光发射机的作用是把电信号转变为光信号注入光纤传输。光接收机的作用是把经光纤传输后的微弱光信号转变为电信号，对其放大并解调出原基带信号。光中继器的作用是对光信号进行放大。常规光纤通信系统都是采用非相干的强度调制-直接检测(IM/DD)方式，工作于OOK体制，采用开关键控(OOK，On-Off Keying)调制方式，即二进制启闭键控(OOK:On-Off Keying)，以数字光信号0和1来传递用户信息。在发送端，电信号直接调制(IM)光载波的强度；在接收端，光信号被光电二极管直接探测(DD)，从而恢复发射端的电信号。虽然现有技术中的上述传输方式也能够实现信息的传输，但是，在传输光纤出现光泄露的情况下，传输的信号能够被外部取得并取得传输的信息内容。因此，在现有技术中，光纤传输系统存在不安全、传输信息内容容易被盗取的缺陷。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述不安全、传输信息内容容易被盗取的缺陷，提供一种安全、传输内容不易被盗取的一种光传输网络。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种光传输网络，包括光信号发射部分、光信号接收部分以及连接在所述光发射部分和光接收部分之间的传输光纤；所述光发射部分包括窄脉冲光信号处理模块和光编码变换模块，携带用户信息的光信号进入所述光发射部分，首先通过窄脉冲光信号处理模块被变换为窄脉宽的归零光信号，再通过光编码变换模块被转换为适宜传输的光编码信号，并通过所述传输光纤传输到所述光接收部分；所述光接收部分包括光编码反变换模块和窄脉冲光信号扩展模块，经过所述传输光纤传输的光编码信号在所述光编码反变换模块中进行与所述光编码变换模块中的转换相反的解码，得到窄脉宽的归零光信号；得到的窄脉宽的归零光信号通过所述窄脉冲光信号扩展模块进行处理，得到携带有用户信息的光信号并输出。

更进一步地，所述窄脉冲光信号处理模块通过光脉冲压缩使得其输入的光信号转换为归零的窄脉宽光脉冲系列；所述光脉冲压缩包括使用非线性光纤、光栅或光逻辑处理输入的光信号，得到归零的窄脉宽光脉冲系列。

更进一步地，所述窄脉冲光信号处理模块包括分路单元、定时延时单元和合路单元；所述携带用户信息的光信号进入所述分路单元后，被分为两路相同的光信号，一路直接输送到所述合路单元的一个输入端，另一路通过所述定时延时单元后输送到所述合路单元的另一个输入端；所述合路单元将输入的两路光信号进行与门运算后得到归零的窄脉宽光脉冲系列输出。

更进一步地，所述定时延迟单元对通过的光信号产生的延迟时间，使得一个比特光信号脉冲在其延迟后的光信号与未经延迟的光信号经过合路单元后得到一个比特延时N分之一脉宽的码片光脉冲，N是所述光编码信号模块输出编码的码长。

更进一步地，在所述光编码变换模块和所述光解码反变换模块中分别进行对应的光信号编码和解码，包括固定的编码和解码或可变化重构的编码和解码。

更进一步地，在所述编码和解码中，选择的码字包括双极性码的m系列、Gold系列、单极性码的光正交码、素数码、或代数同余码。

更进一步地，所述光编码变换模块和所述光解码反变换模块包括超结构光栅光纤、光栅光纤阵列、光延时线、可调光延时线、波导光栅阵列或波长选择开关。

更进一步地，所述窄脉冲光信号扩展模块通过对输入的窄脉宽的归零光信号进行脉冲扩展得到携带有用户信息的光信号。

更进一步地，所述窄脉冲光信号扩展模块包括光栅、光滤波器或光非线性器件。

实施本发明的一种光传输网络，具有以下有益效果：由于将输入的光信号通过对其自身的光逻辑运算转换为窄脉宽的窄脉冲光信号，然后再将得到的窄脉冲光信号进行光编码变换，得到类似噪声的光编码信号进行传输；然后在接收端进行上述光编码变换的光解码反变换，得到输入的光信号。由于上述过程中得到的编码光信号是类噪声，只有合法用户利用匹配解码，才能获得用户信息，即使是在传输过程中出现光泄露，也不会被非合法用户解读出光编码信号中携带的用户信息。因而其安全、传输内容不易被盗取。

附图说明

图1是本发明一种光传输网络实施例的结构示意图；

图2是所述实施例中发射部分的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明实施例作进一步说明。

如图1和图2所示，在本发明的一种光传输网络实施例中，该光传输网络是在现有的任何光传输网络的基础上，对其连接在传输光纤两端的光发射端和光接收端的结构进行修改，进而得到一种结构改变而安全性能得到极大的改善的光传输网络的。由于不需要对原先的光传输网络的机制进行修改，而仅仅只是在原先的光发射端、光接收端和传输光纤之间加入设定的部件，就能够得到改进性能的光传输网络，因而其使用范围较为广泛，基本上能够在现有的几乎所有光纤传输网络中使用，节省对现有光纤传输网络的改造步骤或费用，提高了现有光纤传输网络的安全性能。具体来讲，在本实施中的光纤传输网络中，增加的部分包括光信号发射部分1和光信号接收部分2，所述光发射部分和光接收部分之间通过传输光纤(在改造现有光传输网络的情况下，可以是原先网络的传输光纤)；所述光发射部分包括窄脉冲光信号处理模块11和光编码变换模块12，携带用户信息的光信号进入所述光发射部分，首先通过窄脉冲光信号处理模块11被变换为窄脉宽的光信号，再通过光编码变换模块12被转换为适宜传输的、归零的光编码信号，也就是类似噪声的光编码信号；得到的光编码信号通过所述传输光纤传输到所述光接收部分2；所述光接收部分2包括光解码反变换模块21和窄脉冲光信号扩展模块22，经过所述传输光纤传输的光编码信号在所述光解码反变换模块21中进行与所述光编码变换模块中的转换相反的解码操作，得到窄脉宽的光信号；得到的窄脉宽的光信号通过所述窄脉冲光信号扩展模块进行处理，得到携带有用户信息的光信号并输出。总体上来讲，在本实施例中，就是将任何一种光传输网络本来进行传输的光信号在传输到光纤之前进行处理、变换，使其形成一个类似噪声的光编码信号，然后再通过光纤进行传输，在接收端进行与发射端对应且顺序相反的处理或变换，使得接收到的光信号转换为在发射端输入的光信号，从而既达到传输信号，又达到提高传输过程中的安全性能的目的。由于在整个转换过程中并不涉及光电转换，所以可以视为全光网络，其传输速度或带宽能够得到较好的保证。

在本实施例中，所述窄脉冲光信号处理模块11通过光脉冲压缩使得其输入的光信号转换为窄脉宽光脉冲系列；所述光脉冲压缩包括使用非线性光纤、光栅或光逻辑处理输入的光信号，得到归零的窄脉宽的码片光脉冲系列。所述窄脉冲光信号处理模块11包括分路单元111、定时延时单元112和合路单元113；所述携带用户信息的光信号进入所述分路单元111后，被分为两路相同的光信号，一路直接输送到所述合路单元113的一个输入端，另一路通过所述定时延时单元112后输送到所述合路单元113的另一个输入端；所述合路单元112将输入的两路光信号进行与门运算后得到归零的窄脉宽的码片光脉冲系列输出。

在本实施例中，所述定时延迟单元112对通过的光信号产生的延迟时间是设定的，该设定的延迟时间使得一个比特光信号脉冲在其延迟后的光信号与未经延迟的光信号经过合路单元113处理或运算后得到一个比特延时N分之一脉宽的码片光脉冲，N是所述光编码信号模块输出编码的码长。换句话说，在本实施例中，窄脉冲光信号处理模块11和光编码变换模块12是有机地联系在一起的，窄脉冲光信号处理模块11中产生的窄脉冲光信号的目的是为下一步的光编码变换打下基础，因此其产生的窄光脉冲信号的参数与光编码变换模块12中的选择的编码参数是相关的。对于一个具体的设备而言，上述光编码变换模块12选择的编码是确定的，因此窄脉冲光信号处理模块11产生的窄脉冲光信号的参数也是确定的。此外，一个具体设备中的编码也有可能是按照某种规律变换的，在这种情况下，上述窄脉冲光信号处理模块11输出的窄脉冲光信号的参数按照同样的规律变换即可。

在本实施例中，在所述光编码变换模块和所述光解码反变换模块中分别进行对应的光信号编码和解码，包括固定的编码和解码或可变化重构的编码和解码。在所述编码和解码中，选择的码字包括双极性码的m系列、Gold系列、单极性码的光正交码、素数码、或代数同余码。

当上述发射端产生光编码信号后，该光编码信号通过传输光纤输送到接收端。在接收端对接收到的光编码信号的处理，和发射端的处理是相对应且顺序相反的。在发射端，首先对输入的光信号进行窄光脉冲转换，然后再进行光编码变换；而在接受端，首先进行的是光解码变换，然后再将经过光解码变换的窄光脉冲信号转换为光信号(该光信号和发射端输入的光信号在格式上和内容上均相同)。总之，在发射端，是将现有光传输系统的光信号转换为适宜传输的、类似噪声的光编码信号，并通过传输光纤传输到接收端；而在接收端，是将上述光编码信号转换为现有光传输系统的光信号。在相对的步骤中，例如上述编码和解码，上述光信号转换为窄光脉冲和窄光脉冲转换为光信号中，其转换是对应的和相逆的。

在本实施例中，所述光编码变换模块12和所述光解码反变换模块21包括超结构光栅光纤、光栅光纤阵列、光延时线、可调光延时线、波导光栅阵列或波长选择开关。即光编码变换模块12和所述光解码反变换模块21可以由超结构光栅光纤、光栅光纤阵列、光延时线、可调光延时线、波导光栅阵列或波长选择开关之中的一种来实现。而所述窄脉冲光信号扩展模块22通过对输入的窄脉宽的光信号进行脉冲扩展得到携带有用户信息的光信号。窄脉冲光信号扩展模块22可以由光栅、光滤波器或光非线性器件中的一种来实现。

在本实施例中，一个较为典型的例子是用于构建一种全光型光纤通信安全防护系统，其适用于各种光纤通信系统，能够增加通信防护能力。构建的全光型光纤通信安全防护系统的突出优点是对光信号进行全光信息处理，不需进行光电、电光变换，由窄脉冲光信号处理模块直接产生窄脉冲光码片，用于光编码，不仅防护安全性好，而且对数据格式透明、结构简单、维护方便、成本低廉，但对全光信息处理技术要求高。

同样地，该全光型光纤通信防护系统由防护光发射端机和防护光接收端机组成，防护光发送端机包含窄脉冲光信号处理模块和光编码变换模块。防护光接收端机包含光解码反变换模块和窄脉冲光信号扩展模块。

携带用户信息的光信号进入防护光发射端机，由窄脉冲处理模块将光信号处理成为窄脉宽的归零光信号，再由光编码变换模块进行光编码和码字变换，输出的光编码信号进入光纤缆作长距离传输，到达接收端，由光解码反变换模块进行反变换，获得具有窄光脉冲的信号序列，再经窄脉冲光信号码型变换模块将归零的窄脉冲序列变化为原光信号输出。光解码反变换模块必须与光编码变换模块匹配，方能还原原来的光信号，若不匹配，则得到的是不具有用户信息的噪声。

窄脉冲光信号处理模块对光信号进行窄脉宽处理，获得光编码变换所需的归零窄脉宽码片光脉冲序列。常规光纤通信系统中所传输的携带用户信息的光信号是具有一定脉宽的非归零光脉冲序列，不适合进行光编码变换，必须变成与码字相适应的窄脉宽的归零的码片光脉冲。

窄脉冲光信号处理模块一般采用光脉冲压缩技术，用非线性光纤进行光脉冲压缩，或光栅对进行光脉冲压缩。在本实施例中，优先采用光逻辑处理，将光信号分为2路，其中1路可作适当延时，再将2路光信号进行光与门处理，即可获得所需的窄脉宽、归零光脉冲序列。窄脉冲处理模块产生1个比特时延N分之一脉宽的码片光脉冲，N为所选用码的码长，可达PS量级。

光编码变换模块和光解码反变换模块对光信号进行全光信息处理，实现光编码和光解码，根据实际需求不同，有多种类型，包括固定的编码和解码，和可变化重构的编码和解码；采用的编解码技术包括一维时域、频域的编码和解码，包括二维时频域的编码和解码。码字有多种类型包括双极性码的m序列和Gold序列，单极性码的光正交码、素数码、代数同余码等。光编码变换器和光解码变换器的结构有多种类型，包括超结构光纤光栅、光纤光栅阵列、光延时线、可调光延时线、波导光栅阵列、波长选择开关等。

窄脉冲光信号扩展模块使窄的码片光脉冲还原为标准的比特光脉冲序列的原光信号。可采用多种光信号处理方法实现，如光栅、光滤波、光非线性等任意波形处理技术。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种光传输网络，包括光信号发射部分、光信号接收部分以及连接在所述光发射部分和光接收部分之间的传输光纤；其特征在于，所述光发射部分包括窄脉冲光信号处理模块和光编码变换模块，携带用户信息的光信号进入所述光发射部分，首先通过窄脉冲光信号处理模块被变换为窄脉宽的归零的码片光信号，再通过光编码变换模块被转换为适宜传输的光编码信号，并通过所述传输光纤传输到所述光接收部分；所述光接收部分包括光解码反变换模块和窄脉冲光信号扩展模块，经过所述传输光纤传输的光编码信号在所述光解码反变换模块中进行与所述光编码变换模块中的转换相反的解码，得到窄脉宽的归零光信号；得到的窄脉宽的归零光信号通过所述窄脉冲光信号扩展模块进行处理，得到携带有用户信息的光信号并输出。

2.根据权利要求1所述的光传输网络，其特征在于，所述窄脉冲光信号处理模块通过光脉冲压缩使得其输入的光信号转换为归零的窄脉宽光脉冲系列；所述光脉冲压缩包括使用非线性光纤、光栅或光逻辑处理输入的光信号，得到归零的窄脉宽光脉冲系列。

3.根据权利要求2所述的光传输网络，其特征在于，所述窄脉冲光信号处理模块包括分路单元、定时延时单元和合路单元；所述携带用户信息的光信号进入所述分路单元后，被分为两路相同的光信号，一路直接输送到所述合路单元的一个输入端，另一路通过所述定时延时单元后输送到所述合路单元的另一个输入端；所述合路单元将输入的两路光信号进行与门运算后得到归零的窄脉宽的码片光脉冲系列输出。

4.根据权利要求3所述的光传输网络，其特征在于，所述定时延迟单元对通过的光信号产生的延迟时间，使得一个比特光信号脉冲在其延迟后的光信号与未经延迟的光信号经过合路单元的与门逻辑处理后得到一个比特延时N分之一脉宽的码片光脉冲，N是所述光编码信号模块输出编码的码长。

5.根据权利要求5所述的光传输网络，其特征在于，在所述光编码变换模块和所述光解码反变换模块中分别进行对应的光信号编码和解码，包括固定的编码和解码或可变化重构的编码和解码。

6.根据权利要求6所述的光传输网络，其特征在于，在所述编码和解码中，选择的码字包括双极性码的m系列、Gold系列、单极性码的光正交码、素数码、或代数同余码。

7.根据权利要求6所述的光传输网络，其特征在于，所述光编码变换模块和所述光解码反变换模块包括超结构光栅光纤、光栅光纤阵列、光延时线、可调光延时线、波导光栅阵列或波长选择开关。

8.根据权利要求7所述的光传输网络，其特征在于，所述窄脉冲光信号扩展模块通过对输入的窄脉宽的归零光信号进行脉冲展宽得到携带有用户信息的光信号。

9.根据权利要求8所述的光传输网络，其特征在于，所述窄脉冲光信号扩展模块包括光栅、光滤波器或光非线性器件。