CN111526004B - 量子密钥分发系统的发射装置、接收装置及相关系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种量子密钥分发系统的发射装置、接收装置及相关系统，发射装置包括：发射控制模块和发射模块，发射控制模块包括：发光控制单元、发送数据处理单元和发射端可调衰减单元中的任意一个或多个，及发射端网络监测单元。本申请可以采用发光控制单元、发送数据处理单元和发射端可调衰减单元中的任意一个或多个，在传输网络的状态发生变化时，调整发射的数据量(如，在传输网络的带宽减小时，减少发射的数据量)，在发射的数据量调整后，在传输网络上交互的数据量也会得到调整，(如，在传输网络的带宽减小时，减少在传输网络上交互的数据量)，进而降低量子密钥分发系统出现异常的概率，提高量子密钥分发系统连续正常工作的能力。

Description

量子密钥分发系统的发射装置、接收装置及相关系统

技术领域

本申请涉及通信技术领域，特别涉及一种量子密钥分发系统的发射装置、接收装置及相关系统。

背景技术

量子密钥分发(Quantum Key Distribution，QKD)技术，采用光子的不同量子态作为密钥的载体，由量子力学的基本原理保证数据传输过程的不可窃听、不可破译性。

在QKD实现数据传输之前，发送端和接收端需要通过网络进行基矢比对数据、纠错数据、保密增强数据等数据的交互，其中基矢比对数据占据总网络流量的90％以上。

目前，在QKD系统部署时，一般会将网络带宽设置为固定值，但一旦QKD系统部署完成，若网络受环境或其他因素的影响发生变化(如网络带宽减少)，网络将不能承载基矢比对数据等数据交互的数据量，导致QKD系统出现异常，不能连续正常工作。

发明内容

为解决上述技术问题，本申请实施例提供一种量子密钥分发系统的发射装置、接收装置及相关系统，以达到降低量子密钥分发系统出现异常的概率，提高量子密钥分发系统连续正常工作的能力的目的，技术方案如下：

一种量子密钥分发系统的发射装置，包括：发射控制模块及发射模块，所述发射控制模块包括：发光控制单元、发送数据处理单元和发射端可调衰减单元中的任意一个或多个，及发射端网络监测单元；

所述发射端网络监测单元，监控所述量子密钥分发系统的传输网络的状态变化，并将监控得到的状态变化结果分别发送至所述发光控制单元、所述发送数据处理单元和所述发射端可调衰减单元中的任意一个或多个；

所述发光控制单元，根据所述发射端网络监测单元监控得到的状态变化结果，调整量子态光脉冲的发送频率；

所述发送数据处理单元，根据所述发射端网络监测单元监控得到的状态变化结果，确定是否需要对待发射至所述量子密钥分发系统的传输网络的经典网络交互数据进行压缩，若需要，则发送压缩指令至所述发射模块；

所述发射端可调衰减单元，根据所述发射端网络监测单元监控得到的状态变化结果，调整量子信道链路的衰减值；

所述发射模块，在调整量子态光脉冲的发送频率之后，和/或，在调整量子信道链路的衰减值之后，发射量子态光脉冲；

或，按照所述压缩指令对所述经典网络交互数据进行压缩，并发射压缩后的所述经典网络交互数据。

优选的，所述发光控制单元根据所述发射端网络监测单元监控得到的状态变化结果，调整量子态光脉冲的发送频率的过程，具体包括：

所述发光控制单元在所述发射端网络监测单元监控得到的状态变化结果为带宽减小或网络环境恶化时，降低所述量子态光脉冲的发送频率；

所述发光控制单元在所述发射端网络监测单元监控得到的状态变化结果为带宽增大或网络环境优化时，控制所述量子态光脉冲的发送频率保持不变或升高所述量子态光脉冲的发送频率。

优选的，所述发光控制单元降低所述量子态光脉冲的发送频率的过程，具体包括：

所述发光控制单元采用均匀降低发送频率的策略，降低所述量子态光脉冲的发送频率；

或，所述发光控制单元采用非均匀降低发送频率的策略，降低所述量子态光脉冲的发送频率；

所述发光控制单元升高所述量子态光脉冲的发送频率的过程，具体包括：

所述发光控制单元采用均匀升高发送频率的策略，升高所述量子态光脉冲的发送频率；

或，所述发光控制单元采用非均匀升高发送频率的策略，升高所述量子态光脉冲的发送频率。

优选的，所述发光控制单元采用均匀降低发送频率的策略，降低所述量子态光脉冲的发送频率的过程，具体包括：

所述发光控制单元将所述量子态光脉冲的发送间隔乘以n，得到翻倍后的发送间隔，所述n为大于1的数；

所述发光控制单元将所述翻倍后的发送间隔对应的发送频率作为所述量子态光脉冲的发送频率；

所述发光控制单元采用非均匀降低发送频率的策略，降低所述量子态光脉冲的发送频率的过程，具体包括：

所述发光控制单元采用随机数源生成的随机数，调制出随机抽样控制信号，并将调制出的随机抽样控制信号分别分配给所述量子密钥分发系统的各个发光位置；

其中，所述随机抽样控制信号为高时，所述发光位置发光，所述随机抽样控制信号为低时，所述发光位置不发光。

优选的，所述发射端可调衰减单元根据所述发射端网络监测单元监控得到的状态变化结果，调整量子信道链路的衰减值的过程，具体包括：

所述发射端可调衰减单元在所述发射端网络监测单元监控得到的状态变化结果为带宽减小或网络环境恶化时，增大所述量子信道链路的衰减值；

所述发射端可调衰减单元在所述发射端网络监测单元监控得到的状态变化结果为带宽增大或网络环境优化时，控制所述量子信道链路的衰减值保持不变或减少所述量子信道链路的衰减值。

一种量子密钥分发系统的接收装置，包括：接收控制模块和接收模块，所述接收控制模块包括：探测控制单元、接收数据处理单元和接收端可调衰减单元中的任意一个或多个，及接收端网络监测单元，及接收单元；

所述接收端网络监测单元，监控量子密钥分发系统的传输网络的状态变化，并将监控得到的状态变化结果发送至所述探测控制单元、所述接收数据处理单元和所述接收端可调衰减单元中的任意一个或多个；

所述探测控制单元，根据所述接收端网络监测单元监控得到的状态变化结果，调整所述量子密钥分发系统中探测器的工作时间；

所述接收数据处理单元，根据所述接收端网络监测单元监控得到的状态变化结果，确定是否需要丢弃所探测到的数据中的部分数据，若需要，则发送丢弃所探测到的数据中的部分数据的控制指令至所述接收模块；

所述接收端可调衰减单元，根据所述接收端网络监测单元监控得到的状态变化结果，调整量子信道链路的衰减值；

所述接收模块，在调整所述量子密钥分发系统中探测器的工作时间之后，和/或，在调整量子信道链路的衰减值之后，从所述量子密钥分发系统的传输网络中探测并接收量子密钥分发系统的发射装置所发射的量子态光脉冲；

或，在调整所述量子密钥分发系统中探测器的工作时间之后，和/或，在调整量子信道链路的衰减值之后，从所述量子密钥分发系统的传输网络中探测并接收量子密钥分发系统的发射装置所发射的量子态光脉冲，并按照所述控制指令丢弃所探测到的数据中的部分数据；

或，从所述量子密钥分发系统的传输网络中探测并接收量子密钥分发系统的发射装置所发射的量子态光脉冲，并按照所述控制指令丢弃所探测到的数据中的部分数据。

优选的，所述接收数据处理单元还用于根据所述接收端网络监测单元监控得到的状态变化结果，确定是否对待传输至所述量子密钥分发系统的传输网络的反馈数据进行压缩，若需要，则对待传输至所述量子密钥分发系统的传输网络的反馈数据进行压缩。

优选的，所述探测控制单元根据所述接收端网络监测单元监控得到的状态变化结果，调整所述量子密钥分发系统中探测器的工作时间的过程，具体包括：

所述探测控制单元在所述接收端网络监测单元监控得到的状态变化结果为带宽减小或网络环境恶化时，减少所述量子密钥分发系统中探测器的工作时间；

所述探测控制单元在所述接收端网络监测单元监控得到的状态变化结果为带宽增大或网络环境优化时，控制所述量子密钥分发系统中探测器的工作时间保持不变或延长所述量子密钥分发系统中探测器的工作时间。

优选的，所述接收端可调衰减单元根据所述接收端网络监测单元监控得到的状态变化结果，调整量子信道链路的衰减值的过程，具体包括：

所述接收端可调衰减单元在所述接收端网络监测单元监控得到的状态变化结果为带宽减小或网络环境恶化时，增大所述量子信道链路的衰减值；

所述接收端可调衰减单元在所述接收端网络监测单元监控得到的状态变化结果为带宽增大或网络环境优化时，控制所述量子信道链路的衰减值保持不变或减少所述量子信道链路的衰减值。

优选的，所述接收数据处理单元，根据所述接收端网络监测单元监控得到的状态变化结果，确定是否需要丢弃所探测到的数据中的部分数据的过程，具体包括：

所述接收数据处理单元在所述接收端网络监测单元监控得到的状态变化结果为带宽减小时，确定需要丢弃所探测到的数据中的部分数据；

所述接收模块按照所述控制指令丢弃所探测到的数据中的部分数据，包括：

所述接收模块按照所述控制指令中均匀丢弃的策略，丢弃所探测到的数据中的部分数据；

或，所述接收模块按照所述控制指令中非均匀丢弃的策略，丢弃所探测到的数据中的部分数据。

优选的，所述接收模块按照所述控制指令中均匀丢弃的策略，丢弃所探测到的数据中的部分数据的过程，具体包括：

所述接收模块按照每第一预设个数的探测到的数据中丢弃第二预设个数的数据的方式，丢弃所探测到的数据中的部分数据；

所述接收模块按照所述控制指令中非均匀丢弃的策略，丢弃所探测到的数据中的部分数据的过程，具体包括：

所述接收模块采用随机数源生成的随机数，调制出随机抽样控制信号，并将调制出的随机抽样控制信号分别分配给所述量子密钥分发系统的各个探测位置；

其中，所述随机抽样控制信号为高时，所述探测位置保留探测到的数据，所述随机抽样控制信号为低时，所述探测位置丢弃探测到的数据。

一种量子密钥分发网络传输系统，包括：如上述任意一项所述的量子密钥分发系统的发射装置和如上述任意一项所述的量子密钥分发系统的接收装置。

与现有技术相比，本申请的有益效果为：

本申请可以采用发光控制单元、发送数据处理单元和发射端可调衰减单元中的任意一个或多个，在传输网络的状态发生变化时，调整发射的数据量(如，在传输网络的带宽减小时，减少发射的数据量)，在发射的数据量调整后，在传输网络上交互的数据量也会得到调整，(如，在传输网络的带宽减小时，减少在传输网络上交互的数据量)，进而降低量子密钥分发系统出现异常的概率，提高量子密钥分发系统连续正常工作的能力。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请提供的量子密钥分发系统的发射装置的一种逻辑结构示意图；

图2是本申请提供的降低发送频率的示意图；

图3是本申请提供的增加量子信道链路的衰减的示意图；

图4是本申请提供的量子密钥分发系统的接收装置的一种逻辑结构示意图；

图5是本申请提供的丢弃部分探测数据的示意图；

图6是本申请提供的量子密钥分发网络传输系统的一种逻辑结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例公开了一种量子密钥分发系统的发射装置，包括发射控制模块和发射模块，发射控制模块中的发射端网络监测单元用于监控量子密钥分发系统的传输网络的状态变化，基于监控得到的状态变化结果，发光控制单元可以调整量子态光脉冲的发送频率，发送数据处理单元可以对量子密钥分发系统的传输网络的交互数据进行压缩传输，发射端可调衰减单元可以调整量子信道链路的衰减值，而通过调整量子态光脉冲的发送频率、对量子密钥分发系统的传输网络的交互数据进行压缩传输或调整量子信道链路的衰减值，可以调整网络传输的数据量。

接下来对本申请实施例公开的量子密钥分发系统的发射装置进行介绍，请参见图1，量子密钥分发系统的发射装置包括：发射控制模块1和发射模块2。

发射控制模块1包括：发光控制单元11、发送数据处理单元12和发射端可调衰减单元13中的任意一个或多个，及发射端网络监测单元14。

需要说明的是，图1为了能够全面展示发射控制模块1，将发光控制单元11、发送数据处理单元12和发射端可调衰减单元13全部示出，仅可以作为发射控制模块1的示例示意图，并不作为限定发射控制模块1的结构的唯一示例图，包括发光控制单元11、发送数据处理单元12和发射端可调衰减单元13中的任意一个或多个的发射控制模块1的结构示意图在本实施例中不再一一列出。

所述发射端网络监测单元14，监控所述量子密钥分发系统的传输网络的状态变化，并将监控得到的状态变化结果分别发送至所述发光控制单元11、所述发送数据处理单元12和所述发射端可调衰减单元13中的任意一个或多个。

所述发光控制单元11，根据所述发射端网络监测单元14监控得到的状态变化结果，调整量子态光脉冲的发送频率。

所述发送数据处理单元12，根据所述发射端网络监测单元14监控得到的状态变化结果，确定是否需要对待发射至所述量子密钥分发系统的传输网络的经典网络交互数据进行压缩，若需要，则发送压缩指令至所述发射模块2。

所述发射端可调衰减单元13，用于根据所述发射端网络监测单元14监控得到的状态变化结果，调整量子信道链路的衰减值。

所述发射模块2，在调整量子态光脉冲的发送频率之后，和/或，在调整量子信道链路的衰减值之后，发射量子态光脉冲；

或，按照所述压缩指令对经典网络交互数据进行压缩，并发射压缩后的经典网络交互数据。

本申请可以采用发光控制单元11、发送数据处理单元12和发射端可调衰减单元13中的任意一个或多个，在传输网络的状态发生变化时，调整发射的数据量(如，在传输网络的带宽减小时，减少发射的数据量)，在发射的数据量调整后，在传输网络上交互的数据量也会得到调整，(如，在传输网络的带宽减小时，减少在传输网络上交互的数据量)，进而降低量子密钥分发系统出现异常的概率，提高量子密钥分发系统连续正常工作的能力。

在本申请的另一个实施例中，对所述发射端网络监测单元14，监控所述量子密钥分发系统的传输网络的状态变化进行介绍，具体可以包括：

所述发射端网络监测单元14，监控所述量子密钥分发系统的传输网络的带宽变化或网络环境变化。

基于前述实施例的内容，在本申请的另一个实施例中，对所述发光控制单元11根据所述发射端网络监测单元14监控得到的状态变化结果，调整量子态光脉冲的发送频率进行介绍，具体可以包括：

所述发光控制单元11在所述发射端网络监测单元14监控得到的状态变化结果为带宽减小或网络环境恶化时，降低所述量子态光脉冲的发送频率；

所述发光控制单元11在所述发射端网络监测单元14监控得到的状态变化结果为带宽增大或网络环境优化时，控制所述量子态光脉冲的发送频率保持不变或升高所述量子态光脉冲的发送频率。

本实施例中，所述发光控制单元11在所述发射端网络监测单元14监控得到的状态变化结果为带宽减小或网络环境恶化时，降低所述量子态光脉冲的发送频率，可以减少每秒发送的量子态光脉冲的个数，从而使得接收端探测到的单光子所在光脉冲数目减少，可以使得接收端发给发射端的基矢比对网络数据减少，进而发射端反馈给接收端的基矢比对网络数据减少，使得量子密钥分发系统运行占用的网络带宽下降，保证QKD系统能够继续完成量子密钥分发。

需要说明的是，所述发光控制单元11降低所述量子态光脉冲的发送频率可以通过增大两个量子态光脉冲的发光间隔，来降低所述量子态光脉冲的发送频率。

如图2所示，当降低量子态光脉冲的发送频率后，量子密钥分发系统的接收端探测到的光脉冲数量降低，从而可以直接减少接收端发往发射端的经典网络数据量，发射端反馈给接收端的经典网络数据也降低，进而可以降低QKD系统运行所需的网络带宽需求，保证在网络带宽受限时仍然可以正常运行。

在本申请的另一个实施例中，对所述发光控制单元11降低所述量子态光脉冲的发送频率进行介绍，具体可以包括：

所述发光控制单元11采用均匀降低发送频率的策略，降低所述量子态光脉冲的发送频率；

或，所述发光控制单元11采用非均匀降低发送频率的策略，降低所述量子态光脉冲的发送频率。

相对应的，所述发光控制单元11升高所述量子态光脉冲的发送频率的过程，具体可以包括：

所述发光控制单元11采用均匀升高发送频率的策略，升高所述量子态光脉冲的发送频率；

或，所述发光控制单元11采用非均匀升高发送频率的策略，升高所述量子态光脉冲的发送频率。

在本申请的另一个实施例中，对所述发光控制单元11采用均匀降低发送频率的策略，降低所述量子态光脉冲的发送频率进行介绍，具体可以包括：

所述发光控制单元11将所述量子态光脉冲的发送间隔乘以n，得到翻倍后的发送间隔，所述n为大于1的数。

所述发光控制单元11将所述翻倍后的发送间隔对应的发送频率作为所述量子态光脉冲的发送频率。

本实施例中，将发送间隔翻倍后，可以减少每秒发送的量子态光脉冲个数，使量子密钥分发系统运行占用的网络带宽成倍降低，极限情况下可以直接不发送量子态光脉冲，使得量子密钥分发系统所需网络带宽趋近于0。

在本申请的另一个实施例中，对所述发光控制单元11采用非均匀降低发送频率的策略，降低所述量子态光脉冲的发送频率进行介绍，具体可以包括：

所述发光控制单元11采用随机数源生成的随机数，调制出随机抽样控制信号，并将调制出的随机抽样控制信号分别分配给所述量子密钥分发系统的各个发光位置；

其中，所述随机抽样控制信号为高时，所述发光位置发光，所述随机抽样控制信号为低时，所述发光位置不发光。

需要说明的是，本实施例虽然采用随机发光的方式发送量子态光脉冲，但是可以设置将发光与不发光的位置的比例设定为固定值(如1:1、1:3、1:4、1:9、1:99)，从而减少量子态光脉冲的发送个数(如，将量子态光脉冲的发送个数降到原有个数的1/2、1/4、1/5、1/10、1/100)。

在本申请的另一个实施例中，对发送数据处理单元12，根据所述发射端网络监测单元14监控得到的状态变化结果，确定是否需要对待发射至所述量子密钥分发系统的传输网络的经典网络交互数据进行压缩，若需要，则发送压缩指令至所述发射模块2进行介绍，具体如下：

发送数据处理单元12，在所述发射端网络监测单元14监控得到的状态变化结果为带宽减小或网络环境恶化时，可以确定需要对待发射至所述量子密钥分发系统的传输网络的经典网络交互数据进行压缩，并发送压缩指令至发射模块2。

其中，压缩指令中可以包含有设定压缩格式(如，RAR或ZIP)。

发送数据处理单元12，在所述发射端网络监测单元14监控得到的状态变化结果为带宽增大或网络环境优化时，可以确定不需要对待发射至所述量子密钥分发系统的传输网络的经典网络交互数据进行压缩，则不需要发送压缩指令至发射模块2。

本实施例中，发送数据处理单元12，在所述发射端网络监测单元14监控得到的状态变化结果为带宽减小或网络环境恶化时，可以确定需要对待发射至所述量子密钥分发系统的传输网络的经典网络交互数据进行压缩，并发送压缩指令至发射模块2，可以使发射模块2在带宽减小或网络环境恶化时，对经典网络交互数据进行压缩后再进行传输，节省传输带宽，从而保证接收端和发送端可以有足够的网络带宽传输经典网络交互数据，保证QKD系统可以正常进行量子密钥分发。

基于前述实施例介绍的内容，在本申请的另一个实施例中，对所述发射端可调衰减单元13根据所述发射端网络监测单元14监控得到的状态变化结果，调整量子信道链路的衰减值进行介绍，具体可以包括：

所述发射端可调衰减单元13在所述发射端网络监测单元14监控得到的状态变化结果为带宽减小或网络环境恶化时，增大所述量子信道链路的衰减值；

所述发射端可调衰减单元13在所述发射端网络监测单元14监控得到的状态变化结果为带宽增大或网络环境优化时，控制所述量子信道链路的衰减值保持不变或减少所述量子信道链路的衰减值。

本实施例中，所述发射端可调衰减单元13在所述发射端网络监测单元14监控得到的状态变化结果为带宽减小或网络环境恶化时，增大所述量子信道链路的衰减值的具体实施方式可以为：保持发射端激光器正常生成量子态光脉冲，而在量子密钥分发系统的发射端单光子光脉冲出口的位置加上MEMS可调光衰减器(或其他类型可调光衰减器)，在网络正常时可调光衰减器设置衰减固定为0，即不对输出的量子态单光子光脉冲进行衰减。

当网络带宽减小，或者网络环境恶化时，可以将发射端单光子光脉冲出口的位置的可调光衰减器的衰减值由0增加到N dB(N为大于0的数)，从而增大量子信道链路的衰减，使得接收端探测到的量子态单光子所在光脉冲数目减少，使得接收端发给发射端的基矢比对网络数据减少，进而发射端反馈给接收端的基矢比对网络数据减少，使得量子密钥分发系统运行占用的网络带宽下降，保证量子密钥分发系统能够继续完成量子密钥分发。

如图3所示，当增加发射端的可调光衰减器的衰减后，量子信道链路的衰减增加，接收端探测到的量子态光脉冲数量降低，从而直接减少了接收端发往发射端的网络数据量，发射端反馈给接收端的网络数据也降低，进而可以降低量子密钥分发系统运行所需的网络带宽需求，在网络带宽受限时仍然可以正常运行。

在本申请的另一个实施例中，提供了一种量子密钥分发系统的接收装置，请参见图4，量子密钥分发系统的接收装置包括：接收控制模块3和接收模块4。

接收控制模块3包括：探测控制单元21、接收数据处理单元22和接收端可调衰减单元23中的任意一个或多个，及接收端网络监测单元24。

需要说明的是，图4为了能够全面展示接收控制模块3，将探测控制单元21、接收数据处理单元22和接收端可调衰减单元23全部示出，仅可以作为接收控制模块3的示例示意图，并不作为限定接收控制模块3的结构的唯一示例图，包括探测控制单元21、接收数据处理单元22和接收端可调衰减单元23中的任意一个或多个的接收控制模块3的结构示意图在本实施例中不再一一列出。

所述接收端网络监测单元24，用于监控所述量子密钥分发系统的传输网络的状态变化，并将监控得到的状态变化结果发送至所述探测控制单元21、所述接收数据处理单元22和所述接收端可调衰减单元23中的任意一个或多个。

所述探测控制单元21，用于根据所述接收端网络监测单元24监控得到的状态变化结果，调整所述量子密钥分发系统中探测器的工作时间。

所述接收数据处理单元22，用于根据所述接收端网络监测单元24监控得到的状态变化结果，确定是否需要丢弃所探测到的数据中的部分数据，若需要，则发送丢弃所探测到的数据中的部分数据的控制指令至所述接收模块4。

本实施例中，丢弃所探测到的数据中的部分数据，则可以直接降低发射端和接收端进行数据交互的数据量，以适应网络带宽减小或网络环境恶化的情况。

所述接收端可调衰减单元23，用于根据所述接收端网络监测单元24监控得到的状态变化结果，调整量子信道链路的衰减值。

所述接收模块4，在调整所述量子密钥分发系统中探测器的工作时间之后，和/或，在调整量子信道链路的衰减值之后，从所述量子密钥分发系统的传输网络中探测并接收量子态光脉冲；

或，在调整所述量子密钥分发系统中探测器的工作时间之后，和/或，在调整量子信道链路的衰减值之后，从所述量子密钥分发系统的传输网络中探测并接收量子态光脉冲，并按照所述控制指令丢弃所探测到的数据中的部分数据；

或，从所述量子密钥分发系统的传输网络中探测并接收量子密钥分发系统的发射装置所发射的量子态光脉冲，并按照所述控制指令丢弃所探测到的数据中的部分数据。

量子密钥分发系统的发射装置为前述各个实施例介绍的量子密钥分发系统的发射装置，在此不再赘述。

本申请可以采用探测控制单元21、接收数据处理单元22和接收端可调衰减单元23中的任意一个或多个，在传输网络的状态发生变化时，调整接收的数据量(如，在传输网络的带宽减小时，减少接收的数据量)，在接收的数据量减少后，接收装置反馈至传输网络中的反馈数据也会减少，从而在传输网络上交互的数据量(如，在传输网络的带宽减小时，降低在传输网络上交互的数据量)，进而降低量子密钥分发系统出现异常的概率，提高量子密钥分发系统连续正常工作的能力。

基于前述实施例介绍的内容，在本申请的另一个实施例中，对所述探测控制单元21根据所述接收端网络监测单元24监控得到的状态变化结果，调整所述量子密钥分发系统中探测器的工作时间进行介绍，具体可以包括：

所述探测控制单元21在所述接收端网络监测单元24监控得到的状态变化结果为带宽减小或网络环境恶化时，减少所述量子密钥分发系统中探测器的工作时间；

所述探测控制单元21在所述接收端网络监测单元24监控得到的状态变化结果为带宽增大或网络环境优化时，控制所述量子密钥分发系统中探测器的工作时间保持不变或延长所述量子密钥分发系统中探测器的工作时间。

本实施例中，所述探测控制单元21在所述接收端网络监测单元24监控得到的状态变化结果为带宽减小或网络环境恶化时，减少所述量子密钥分发系统中探测器的工作时间，可以降低探测数据量，从而减少发射端和接收端需要交互的数据量(如，基矢比对过程所需交互的数据量)。

基于前述实施例介绍的内容，在本申请的另一个实施例中，对所述接收端可调衰减单元23根据所述接收端网络监测单元24监控得到的状态变化结果，调整量子信道链路的衰减值进行介绍，具体可以包括：

所述接收端可调衰减单元23在所述接收端网络监测单元24监控得到的状态变化结果为带宽减小或网络环境恶化时，增大所述量子信道链路的衰减值；

所述接收端可调衰减单元23在所述接收端网络监测单元24监控得到的状态变化结果为带宽增大或网络环境优化时，控制所述量子信道链路的衰减值保持不变或减少所述量子信道链路的衰减值。

所述接收端可调衰减单元23在所述接收端网络监测单元24监控得到的状态变化结果为带宽减小或网络环境恶化时，增大所述量子信道链路的衰减值的具体实施过程可以为：保持发射端激光器正常生成量子态光脉冲，而在量子密钥分发系统的接收端单光子光脉冲入口的位置加上MEMS可调光衰减器(或其他类型可调光衰减器)，在网络正常时可调光衰减器设置衰减固定为0，即不对输入的量子态单光子光脉冲进行衰减。

当网络带宽减小，或者网络环境恶化时，可以将接收端单光子光脉冲入口的位置的可调光衰减器的衰减值由0增加到N dB(N为大于0的数)，从而增大量子信道链路的衰减，使得接收端探测到的量子态单光子所在光脉冲数目减少，使得接收端发给发射端的基矢比对网络数据减少，进而发射端反馈给接收端的基矢比对网络数据减少，使得量子密钥分发系统运行占用的网络带宽下降，保证量子密钥分发系统能够继续完成量子密钥分发。

基于前述实施例介绍的接收控制模块3，在本申请的另一个实施例中，对所述接收数据处理单元22，根据所述接收端网络监测单元24监控得到的状态变化结果，确定是否需要丢弃所探测到的数据中的部分数据进行介绍，具体可以包括：

所述接收数据处理单元22在所述接收端网络监测单元24监控得到的状态变化结果为带宽减小时，确定需要丢弃所探测到的数据中的部分数据。

本实施例中，所述接收数据处理单元22在所述接收端网络监测单元24监控得到的状态变化结果为带宽减小时，确定需要丢弃所探测到的数据中的部分数据，可以直接丢弃探测到的数据，使得接收端发给发射端的交互数据(如，基矢比对网络数据)减少，进而发射端反馈给接收端的交互数据(如，基矢比对网络数据)减少，使得量子密钥分发系统运行占用的网络带宽下降，保证量子密钥分发系统能够继续完成量子密钥分发。

如图5所示，当接收端自动丢弃探测到的部分量子态光脉冲后，接收端发往发射端的网络数据量将直接减小，发射端反馈给接收端的网络数据也降低，从而可以降低量子密钥分发系统运行所需的网络带宽需求，在网络带宽受限时仍然可以正常运行。

在本申请的另一个实施例中，对所述接收模块4按照所述控制指令丢弃所探测到的数据中的部分数据进行介绍，具体可以包括：

所述接收模块4按照所述控制指令中均匀丢弃的策略，丢弃所探测到的数据中的部分数据；

或，所述接收模块4按照所述控制指令中非均匀丢弃的策略，丢弃所探测到的数据中的部分数据。

本实施例中，所述接收模块4按照所述控制指令中均匀丢弃的策略，丢弃所探测到的数据中的部分数据的过程，具体可以包括：

所述接收模块4按照每第一预设个数的探测到的数据中丢弃第二预设个数的数据的方式，丢弃所探测到的数据中的部分数据。

需要说明的是，第二预设个数小于第一预设个数。

现举例对所述接收模块4按照每第一预设个数的探测到的数据中丢弃第二预设个数的数据的方式，丢弃所探测到的数据中的部分数据进行说明，例如，所述接收模块4可以按照每3个探测到的数据中丢弃1个数据的方式，丢弃所探测到的数据中的部分数据。

本实施例中，所述接收模块4按照所述控制指令中非均匀丢弃的策略，丢弃所探测到的数据中的部分数据的过程，具体可以包括：

所述接收模块4采用随机数源生成的随机数，调制出随机抽样控制信号，并将调制出的随机抽样控制信号分别分配给所述量子密钥分发系统的各个探测位置；

其中，所述随机抽样控制信号为高时，所述探测位置保留探测到的数据，所述随机抽样控制信号为低时，所述探测位置丢弃探测到的数据。

需要说明的是，本实施例虽然采用随机丢弃的方式丢弃量子态光脉冲，但是可以设置将不丢弃与丢弃的位置的比例设定为固定值(如1:1、1:3、1:4、1:9、1:99)，从而减少探测到的量子态光脉冲的个数(如，将量子态光脉冲的个数降到原有个数的1/2、1/4、1/5、1/10、1/100)。

在本申请的另一个实施例中，对所述接收数据处理单元22的功能进行扩展，具体如下：

所述接收数据处理单元22，还用于根据所述接收端网络监测单元24监控得到的状态变化结果，确定是否对待传输至所述量子密钥分发系统的传输网络的反馈数据进行压缩，若需要，则发送压缩指令至量子密钥分发系统的接收装置的发射模块。

接收数据处理单元22，在所述接收端网络监测单元24监控得到的状态变化结果为带宽减小时，确定需要对待传输至所述量子密钥分发系统的传输网络的反馈数据进行压缩，并发送压缩指令至量子密钥分发系统的接收装置的发射模块。

其中，压缩指令中可以包含有设定压缩格式(如，RAR或ZIP)。

本实施例中，所述接收数据处理单元22在所述接收端网络监测单元24监控得到的状态变化结果为带宽减小时，确定需要对待传输至所述量子密钥分发系统的传输网络的反馈数据进行压缩，并发送压缩指令至量子密钥分发系统的接收装置的发射模块，量子密钥分发系统的接收装置的发射模块可以按照压缩指令对反馈数据进行压缩后，再发射，使得接收端发给发射端的交互数据(如，基矢比对网络数据)减少，进而发射端反馈给接收端的交互数据(如，基矢比对网络数据)减少，使得量子密钥分发系统运行占用的网络带宽下降，保证量子密钥分发系统能够继续完成量子密钥分发。

在本申请的另一个实施例中，提供了一种量子密钥分发网络传输系统，请参见图6，包括：量子密钥分发系统的发射装置和量子密钥分发系统的接收装置。

量子密钥分发系统的发射装置可以参见前述各个实施例介绍的量子密钥分发系统的发射装置，在此不再赘述。

量子密钥分发系统的接收装置可以参见前述各个实施例介绍的量子密钥分发系统的接收装置，在此不再赘述。

需要说明的是，本申请可以采用发光控制单元、发送数据处理单元和发射端可调衰减单元中的任意一个或多个，在传输网络的状态发生变化时，调整发射的数据量(如，在传输网络的带宽减小时，减少发射的数据量)，在发射的数据量调整后，在传输网络上交互的数据量也会得到调整，(如，在传输网络的带宽减小时，减少在传输网络上交互的数据量)，进而降低量子密钥分发系统出现异常的概率，提高量子密钥分发系统连续正常工作的能力。

并且，本申请可以采用探测控制单元21、接收数据处理单元22和接收端可调衰减单元23中的任意一个或多个，在传输网络的状态发生变化时，调整接收的数据量(如，在传输网络的带宽减小时，减少接收的数据量)，在接收的数据量减少后，接收装置反馈至传输网络中的反馈数据也会减少，从而减少在传输网络上交互的数据量(如，在传输网络的带宽减小时，降低在传输网络上交互的数据量)，进而降低量子密钥分发系统出现异常的概率，提高量子密钥分发系统连续正常工作的能力。

因此，本实施例不仅可以减少发射的数据量，还可以减少接收的数据量，相比于单独减少发射的数据量或单独减少接收的数据量，可以保证在传输网络上交互的数据量更少。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于装置类实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

以上对本申请所提供的一种量子密钥分发系统的发射装置、接收装置及相关系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (12)

1.一种量子密钥分发系统的发射装置，其特征在于，包括：发射控制模块及发射模块，所述发射控制模块包括：发光控制单元、发送数据处理单元和发射端可调衰减单元中的任意一个或多个，及发射端网络监测单元；

所述发射端网络监测单元，监控所述量子密钥分发系统的传输网络的状态变化，并将监控得到的状态变化结果分别发送至所述发光控制单元、所述发送数据处理单元和所述发射端可调衰减单元中的任意一个或多个；

所述发光控制单元，根据所述发射端网络监测单元监控得到的状态变化结果，调整量子态光脉冲的发送频率；

所述发送数据处理单元，根据所述发射端网络监测单元监控得到的状态变化结果，确定是否需要对待发射至所述量子密钥分发系统的传输网络的经典网络交互数据进行压缩，若需要，则发送压缩指令至所述发射模块；

所述发射端可调衰减单元，根据所述发射端网络监测单元监控得到的状态变化结果，调整量子信道链路的衰减值；

所述发射模块，在调整量子态光脉冲的发送频率之后，和/或，在调整量子信道链路的衰减值之后，发射量子态光脉冲；

或，按照所述压缩指令对所述经典网络交互数据进行压缩，并发射压缩后的所述经典网络交互数据。

2.根据权利要求1所述的发射装置，其特征在于，所述发光控制单元根据所述发射端网络监测单元监控得到的状态变化结果，调整量子态光脉冲的发送频率的过程，具体包括：

所述发光控制单元在所述发射端网络监测单元监控得到的状态变化结果为带宽减小或网络环境恶化时，降低所述量子态光脉冲的发送频率；

所述发光控制单元在所述发射端网络监测单元监控得到的状态变化结果为带宽增大或网络环境优化时，控制所述量子态光脉冲的发送频率保持不变或升高所述量子态光脉冲的发送频率。

3.根据权利要求2所述的发射装置，其特征在于，所述发光控制单元降低所述量子态光脉冲的发送频率的过程，具体包括：

所述发光控制单元采用均匀降低发送频率的策略，降低所述量子态光脉冲的发送频率；

或，所述发光控制单元采用非均匀降低发送频率的策略，降低所述量子态光脉冲的发送频率；

所述发光控制单元升高所述量子态光脉冲的发送频率的过程，具体包括：

所述发光控制单元采用均匀升高发送频率的策略，升高所述量子态光脉冲的发送频率；

或，所述发光控制单元采用非均匀升高发送频率的策略，升高所述量子态光脉冲的发送频率。

4.根据权利要求3所述的发射装置，其特征在于，所述发光控制单元采用均匀降低发送频率的策略，降低所述量子态光脉冲的发送频率的过程，具体包括：

所述发光控制单元将所述量子态光脉冲的发送间隔乘以n，得到翻倍后的发送间隔，所述n为大于1的数；

所述发光控制单元将所述翻倍后的发送间隔对应的发送频率作为所述量子态光脉冲的发送频率；

所述发光控制单元采用非均匀降低发送频率的策略，降低所述量子态光脉冲的发送频率的过程，具体包括：

所述发光控制单元采用随机数源生成的随机数，调制出随机抽样控制信号，并将调制出的随机抽样控制信号分别分配给所述量子密钥分发系统的各个发光位置；

其中，所述随机抽样控制信号为高时，所述发光位置发光，所述随机抽样控制信号为低时，所述发光位置不发光。

5.根据权利要求1所述的发射装置，其特征在于，所述发射端可调衰减单元根据所述发射端网络监测单元监控得到的状态变化结果，调整量子信道链路的衰减值的过程，具体包括：

所述发射端可调衰减单元在所述发射端网络监测单元监控得到的状态变化结果为带宽减小或网络环境恶化时，增大所述量子信道链路的衰减值；

所述发射端可调衰减单元在所述发射端网络监测单元监控得到的状态变化结果为带宽增大或网络环境优化时，控制所述量子信道链路的衰减值保持不变或减少所述量子信道链路的衰减值。

6.一种量子密钥分发系统的接收装置，其特征在于，包括：接收控制模块和接收模块，所述接收控制模块包括：探测控制单元、接收数据处理单元和接收端可调衰减单元中的任意一个或多个，及接收端网络监测单元，及接收单元；

所述接收端网络监测单元，监控量子密钥分发系统的传输网络的状态变化，并将监控得到的状态变化结果发送至所述探测控制单元、所述接收数据处理单元和所述接收端可调衰减单元中的任意一个或多个；

所述探测控制单元，根据所述接收端网络监测单元监控得到的状态变化结果，调整所述量子密钥分发系统中探测器的工作时间；

所述接收数据处理单元，根据所述接收端网络监测单元监控得到的状态变化结果，确定是否需要丢弃所探测到的数据中的部分数据，若需要，则发送丢弃所探测到的数据中的部分数据的控制指令至所述接收模块；

所述接收端可调衰减单元，根据所述接收端网络监测单元监控得到的状态变化结果，调整量子信道链路的衰减值；

所述接收模块，在调整所述量子密钥分发系统中探测器的工作时间之后，和/或，在调整量子信道链路的衰减值之后，从所述量子密钥分发系统的传输网络中探测并接收量子密钥分发系统的发射装置所发射的量子态光脉冲；

或，在调整所述量子密钥分发系统中探测器的工作时间之后，和/或，在调整量子信道链路的衰减值之后，从所述量子密钥分发系统的传输网络中探测并接收量子密钥分发系统的发射装置所发射的量子态光脉冲，并按照所述控制指令丢弃所探测到的数据中的部分数据；

或，从所述量子密钥分发系统的传输网络中探测并接收量子密钥分发系统的发射装置所发射的量子态光脉冲，并按照所述控制指令丢弃所探测到的数据中的部分数据。

7.根据权利要求6所述的接收装置，其特征在于，所述接收数据处理单元还用于根据所述接收端网络监测单元监控得到的状态变化结果，确定是否对待传输至所述量子密钥分发系统的传输网络的反馈数据进行压缩，若需要，则对待传输至所述量子密钥分发系统的传输网络的反馈数据进行压缩。

8.根据权利要求6所述的接收装置，其特征在于，所述探测控制单元根据所述接收端网络监测单元监控得到的状态变化结果，调整所述量子密钥分发系统中探测器的工作时间的过程，具体包括：

所述探测控制单元在所述接收端网络监测单元监控得到的状态变化结果为带宽减小或网络环境恶化时，减少所述量子密钥分发系统中探测器的工作时间；

所述探测控制单元在所述接收端网络监测单元监控得到的状态变化结果为带宽增大或网络环境优化时，控制所述量子密钥分发系统中探测器的工作时间保持不变或延长所述量子密钥分发系统中探测器的工作时间。

9.根据权利要求6所述的接收装置，其特征在于，所述接收端可调衰减单元根据所述接收端网络监测单元监控得到的状态变化结果，调整量子信道链路的衰减值的过程，具体包括：

所述接收端可调衰减单元在所述接收端网络监测单元监控得到的状态变化结果为带宽减小或网络环境恶化时，增大所述量子信道链路的衰减值；

所述接收端可调衰减单元在所述接收端网络监测单元监控得到的状态变化结果为带宽增大或网络环境优化时，控制所述量子信道链路的衰减值保持不变或减少所述量子信道链路的衰减值。

10.根据权利要求6所述的接收装置，其特征在于，所述接收数据处理单元，根据所述接收端网络监测单元监控得到的状态变化结果，确定是否需要丢弃所探测到的数据中的部分数据的过程，具体包括：

所述接收数据处理单元在所述接收端网络监测单元监控得到的状态变化结果为带宽减小时，确定需要丢弃所探测到的数据中的部分数据；

所述接收模块按照所述控制指令丢弃所探测到的数据中的部分数据，包括：

所述接收模块按照所述控制指令中均匀丢弃的策略，丢弃所探测到的数据中的部分数据；

或，所述接收模块按照所述控制指令中非均匀丢弃的策略，丢弃所探测到的数据中的部分数据。

11.根据权利要求10所述的接收装置，其特征在于，所述接收模块按照所述控制指令中均匀丢弃的策略，丢弃所探测到的数据中的部分数据的过程，具体包括：

所述接收模块按照每第一预设个数的探测到的数据中丢弃第二预设个数的数据的方式，丢弃所探测到的数据中的部分数据；

所述接收模块按照所述控制指令中非均匀丢弃的策略，丢弃所探测到的数据中的部分数据的过程，具体包括：

所述接收模块采用随机数源生成的随机数，调制出随机抽样控制信号，并将调制出的随机抽样控制信号分别分配给所述量子密钥分发系统的各个探测位置；

其中，所述随机抽样控制信号为高时，所述探测位置保留探测到的数据，所述随机抽样控制信号为低时，所述探测位置丢弃探测到的数据。

12.一种量子密钥分发网络传输系统，其特征在于，包括：如权利要求1-5任意一项所述的量子密钥分发系统的发射装置和如权利要求6-11任意一项所述的量子密钥分发系统的接收装置。

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