CN112564818A - 量子密钥分发信道分配方法、装置、电子设备及存储介质 - Google Patents

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CN112564818A CN202011418499.XA CN202011418499A CN112564818A CN 112564818 A CN112564818 A CN 112564818A CN 202011418499 A CN202011418499 A CN 202011418499A CN 112564818 A CN112564818 A CN 112564818A
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Abstract

本申请提出一种空分复用光网络中量子密钥分发信道分配方法、装置、电子设备及存储介质，该方法包括：计算量子密钥分发的备选路由；在所述备选路由上，为量子密钥分发业务预分配相应的纤芯和波长；计算使用所述纤芯中的所述波长传输量子密钥分发信号的安全密钥速率，并根据所述安全密钥速率大于或等于安全密钥速率需求，按照所述预分配的纤芯和波长执行所述量子密钥分发业务。本申请实施例在QKD信道及数据光通信信道分配过程中，通过分析候选纤芯波长可能存在串扰噪声及非线性噪声，评估在该候选纤芯波长中传输量子信号的质量，选择量子信号传输质量高的纤芯波长承载量子信号，保证了QKD性能。量子信号与数据光通信信号可在同一个纤芯中传输，提高了纤芯及波长资源的可用性，提升资源分配的灵活性。

Description

量子密钥分发信道分配方法、装置、电子设备及存储介质
技术领域
本申请属于光通信技术领域，具体涉及一种空分复用光网络中量子密钥分发信道分配方法、装置、电子设备及存储介质。
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。
在空分复用光传输网络中部署QKD系统有以下实现方案：(1)使用专用纤芯独立传输量子信号；(2)量子信号与数据光通信信号使用同一纤芯中的不同波长传输。其中，使用专用纤芯独立传输量子信号要求该纤芯只能传输量子信号不能传输其他数据光通信信号，量子信道传输质量主要受相邻的纤芯中使用相同波长的数据光通信信号产生的串扰噪声的影响。量子信号与数据光通信信号在同一个纤芯中传输，量子信道传输质量除受相邻的纤芯中使用相同波长的数据光通信信号产生的串扰噪声的影响外，还受到纤芯中数据光通信信号产生的非线性噪声的影响。
当前，考虑非线性噪声的QKD信道分配方法仅考虑了同纤芯中数据光通信信号非线性噪声对纤芯中量子信道传输质量的影响，通过增大数据光通信信道与量子信道之间的间距或者通过数据光通信信道与量子信道非等间隔穿插排列降低数据光通信信道间非线性效应对量子信号的影响。虽然该方法在信道分配过程中考虑了同一纤芯中多个数据光通信信道之间非线性噪声对量子信道的影响，其信道分配结果使得上述非线性效应对量子信道的影响得以避免或者降低，但是在基于多芯光纤的空分复用光网络中，纤芯间串扰也是影响量子信道传输质量的一大因素。此方法未考虑不同纤芯间串扰对量子信道的影响，造成所分配的量子信道传输质量可能劣于预期，该方法不能很好地适用于空分复用光网络。
考虑纤芯间串扰的QKD信道分配方法针对空分复用光网络中QKD信道分配问题进行设计，在评估备选量子信道的传输质量时考虑了不同纤芯间串扰对量子信道传输质量的影响，选择无串扰或者串扰对量子信道传输质量的影响在阈值内的纤芯及波长作为QKD信道。该方法在QKD信道分配过程中考虑了其他纤芯中数据光通信信道对该纤芯中量子信道传输质量的影响，其信道分配结果使得纤芯间串扰对量子信道的影响得以避免或者降低，但是其要求量子信号需要在专用纤芯中传输，降低了系统的传输资源的利用率。
发明内容
本申请提出一种空分复用光网络中量子密钥分发信道分配方法、装置、电子设备及存储介质，可以在量子信号与数据光通信信号共纤芯传输的场景下，根据候选信道的传输质量来选择QKD信道资源，从而为QKD业务提供最优信道，提升QKD系统的密钥传输性能，同时提升网络传输资源的利用率。
本申请第一方面实施例提出了一种空分复用光网络中量子密钥分发信道分配方法，所述方法包括；
计算量子密钥分发的备选路由；
在所述备选路由上，为量子密钥分发业务预分配相应的纤芯和波长；
计算使用所述纤芯中的所述波长传输量子密钥分发信号的安全密钥速率，并根据所述安全密钥速率大于或等于安全密钥速率需求，按照所述预分配的纤芯和波长执行所述量子密钥分发业务。
在本申请的一些实施例中，所述计算量子密钥分发的备选路由，包括：
接收量子密钥分发QKD业务请求，确定需建立的QKD信道的源节点、目的节点、安全密钥速率需求；
根据QKD信道需求，计算从源节点到目的节点的最短距离路由；
判断所述最短距离路由的长度Llength是否超过预设的QKD业务最远可用传输距离Lthr；若Llength≤Lthr，则所述最短距离路由为备选路由；若Llength>Lthr，则所述量子密钥分发业务没有可用的路由。
在本申请的一些实施例中，所述在所述备选路由上，为量子密钥分发业务预分配相应的纤芯和波长，包括：
在分配纤芯波长时选择邻近纤芯中相同波长被用于传输数据光通信信号的纤芯数最少的纤芯。
在本申请的一些实施例中，所述在所述备选路由上，为量子密钥分发业务预分配相应的纤芯和波长，包括：
在备选路由上，获取其经过的所有链路中纤芯和波长的使用状态；
在备选路由上，遍历所有纤芯及波长，找出符合纤芯一致性及波长一致性要求的空闲纤芯和波长，作为候选纤芯波长；
针对每一个候选纤芯波长，统计邻接噪声信道的数量；
选择邻近噪声信道数最少的候选纤芯波长，作为QKD业务的预分配纤芯波长。
在本申请的一些实施例中，所述计算使用所述纤芯中的所述波长传输量子密钥分发信号的安全密钥速率，包括：
计算纤芯中与第一波长相邻的波长中传输的数据光通信信号对第一波长将要传输的QKD信号的不同波长间非线性噪声；
计算与纤芯临近的其他纤芯中使用所述第一波长传输的数据光通信信号对纤芯中所述第一波长将要传输的QKD信号的纤芯间串扰噪声；
根据预分配QKD信道的纤芯间串扰噪声及不同波长间非线性噪声，计算预分配QKD信道的安全密钥速率。
本申请第二方面的实施例提供了一种空分复用光网络中量子密钥分发信道分配装置，所述装置包括；
备选路由模块，用于计算量子密钥分发的备选路由；
信道预分配模块，用于在所述备选路由上，为量子密钥分发业务预分配相应的纤芯和波长；
传输质量评估模块，用于计算使用所述纤芯中的所述波长传输量子密钥分发信号的安全密钥速率，并根据所述安全密钥速率大于或等于安全密钥速率需求，按照所述预分配的纤芯和波长执行所述量子密钥分发业务。
在本申请的一些实施例中，所述备选路由模块，用于接收量子密钥分发QKD业务请求，确定需建立的QKD信道的源节点、目的节点、安全密钥速率需求；根据QKD信道需求，计算从源节点到目的节点的最短距离路由；判断所述最短距离路由的长度Llength是否超过预设的QKD业务最远可用传输距离Lthr；若Llength≤Lthr，则所述最短距离路由为备选路由；若Llength>Lthr，则所述量子密钥分发业务没有可用的路由。
在本申请的一些实施例中，所述信道预分配模块，用于在分配纤芯波长时选择邻近纤芯中相同波长被用于传输数据光通信信号的纤芯数最少的纤芯。
在本申请的一些实施例中，所述信道预分配模块，用于在备选路由上，获取其经过的所有链路中纤芯和波长的使用状态；在备选路由上，遍历所有纤芯及波长，找出符合纤芯一致性及波长一致性要求的空闲纤芯和波长，作为候选纤芯波长；针对每一个候选纤芯波长，统计邻接噪声信道的数量；选择邻近噪声信道数最少的候选纤芯波长，作为QKD业务的预分配纤芯波长。
在本申请的一些实施例中，所述传输质量评估模块，用于计算纤芯中与第一波长相邻的波长中传输的数据光通信信号对第一波长将要传输的QKD信号的不同波长间非线性噪声；计算与纤芯临近的其他纤芯中使用所述第一波长传输的数据光通信信号对纤芯中所述第一波长将要传输的QKD信号的纤芯间串扰噪声；根据预分配QKD信道的纤芯间串扰噪声及不同波长间非线性噪声，计算预分配QKD信道的安全密钥速率。
本申请第三方面的实施例提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以实现上述第一方面所述的方法。
本申请第四方面的实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行实现上述第一方面所述的方法。
本申请实施例中提供的技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
(1)本申请实施例在QKD信道及数据光通信信道分配过程中，通过分析候选纤芯波长可能存在串扰噪声及非线性噪声，评估在该候选纤芯波长中传输量子信号的质量，选择量子信号传输质量高的纤芯波长承载量子信号，保证了QKD性能。
(2)量子信号与数据光通信信号可在同一个纤芯中传输，提高了纤芯及波长资源的可用性，提升资源分配的灵活性。
本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变的明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1示出了本申请一实施例所提供的一种空分复用光网络中量子密钥分发信道分配方法的流程图；
图2示出了本申请一实施例所提供的一种空分复用光网络中量子密钥分发信道分配方法的详细流程图；
图3示出了本申请一实施例所提供的预分配纤芯波长的流程图；
图4示出了本申请一实施例所提供的一种空分复用光网络中量子密钥分发信道分配装置的结构示意图；
图5示出了本申请一实施例所提供的一种电子设备的结构示意图；
图6示出了本申请一实施例所提供的一种存储介质的示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本申请的示例性实施方式。虽然附图中显示了本申请的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本申请而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本申请，并且能够将本申请的范围完整的传达给本领域的技术人员。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域技术人员所理解的通常意义。
下面结合附图来描述根据本申请实施例提出的一种空分复用光网络中量子密钥分发信道分配方法、装置、电子设备及存储介质。
QKD信道分配问题是空分复用光网络中部署QKD系统的关键问题之一。QKD信道的分配结果将决定QKD接收端信号质量，进而影响QKD系统的安全成码率。
本申请实施例提供了一种空分复用光网络中量子密钥分发信道分配方法，该方法，可以在量子信号与数据光通信信号共纤芯传输的场景下，根据候选信道的传输质量来选择QKD信道资源，从而为QKD业务提供最优信道，提升QKD系统的密钥传输性能，同时提升网络传输资源的利用率。
参见图1，该方法具体包括以下步骤；
步骤101：计算量子密钥分发的备选路由。
步骤102：在备选路由上，为量子密钥分发业务预分配相应的纤芯和波长。
经过步骤101、102，其实可以就作为一个完整的技术方案，已经完成了本申请的一个预定目的，即空分复用光网络中的量子密钥分发的信道分配工作。以下步骤103作为信道传输质量的评估，可以进一步验证和优化本申请的信道分配流程。
步骤103：计算使用纤芯中的波长传输量子密钥分发信号的安全密钥速率，并根据安全密钥速率大于或等于安全密钥速率需求，按照预分配的纤芯和波长执行量子密钥分发业务。
本发明提供一种QKD信道分配方法，其详细流程如附图2所示，主要包括备选路由计算、纤芯/波长信道资源预分配、信道传输质量评估等过程。流程如下：
①接收QKD业务请求，确定需建立的QKD信道的源节点SQKD、目的节点DQKD、安全密钥速率需求Sreq。
②根据QKD信道需求，使用Dijkstra算法计算从源节点SQKD到目的节点DQKD的最短距离路由p，其经过的n个中间节点为{N1,N2,…,Nn},对应的链路为{L(SQKD,N1),L(N1,N2),L(N2,N3),…,L(Nn,DQKD)}。
③判断该路由p的长度Llength是否超过预设的QKD业务最远可用传输距离Lthr；若Llength≤Lthr，则p为备选路由；若Llength>Lthr，则该QKD业务没有可用的路由，该QKD业务阻塞。业务阻塞意味着无法进行QKD信道分配。
④在备选路由p上，根据纤芯一致性及波长一致性原则，为QKD业务预分配相应的纤芯Cr及波长Wr；其中，在分配纤芯波长资源过程中选择邻近纤芯中相同波长被用于传输数据光通信信号的纤芯数最少的纤芯。
⑤计算纤芯Cr中与波长Wr相邻的波长中传输的数据光通信信号对波长Wr将要传输的QKD信号的噪声Nnl。
Nnl＝β(λc，λq，Bq)×Pc×e-αL×L，其中，β(λc，λq，Bq)为光纤拉曼散射系数，Pc为数据光通信信号的功率，α为光纤衰减系数，L为路由p的长度。
⑥计算与纤芯Cr临近的其他纤芯中使用波长Wr传输的数据光通信信号对纤芯Cr中波长Wr将要传输的QKD信号的串扰噪声Nxt。
Figure BDA0002821126290000071
其中m为多芯光纤中的纤芯数，γ(Cc，Cr)为多芯光纤中纤芯Cc和纤芯Cr之间的串扰系数，当纤芯Cc和纤芯Cr不相邻时，γ(Cc，Cr)可近似为0。L为光纤长度，Pc为纤芯Cc中使用波长Wr传输的数据光通信信号的功率。
⑦计算使用纤芯Cr中波长Wr传输QKD信号的安全密钥速率Sres。
Figure BDA0002821126290000072
其中，h为普朗克常数，c为信号光在光纤中传播的速率，ρ为QKD系统安全密钥系数，λq为QKD信道的中心波长。
⑧比较预分配的QKD信道安全密钥速率Sres与QKD业务安全密钥速率需求Sreq，若Sres≥Sreq，则根据预分配的QKD信道方案配置相应的资源；否则该QKD业务阻塞。
步骤④中在备选路由p上为QKD业务预分配纤芯及波长的流程如图3所示，具体方法如下：
(1)在备选路由p上，获取其经过的所有链路中纤芯和波长的使用状态。
(2)在备选路由p上，遍历所有纤芯及波长，找出符合纤芯一致性及波长一致性要求的可用纤芯波长。其中，符合纤芯一致性及波长一致性是指在路由p所经过的所有链路中，该纤芯中该波长均为空闲可用状态。
(3)针对每一个可用纤芯Ccand波长Wcand，统计路由p所经过的所有链路上与该纤芯Ccand临近的纤芯中波长Wcand的状态，若为使用状态且用于传输数据光通信信号，则其邻接噪声信道数加1；若为使用状态且用于传输QKD信号，或者为空闲状态，则其邻接噪声信道数不变。
(4)比较步骤(1)中选出的所有可用纤芯波长的邻近噪声信道数，选择邻近噪声信道数最少的可用纤芯波长，确定其为QKD业务的预分配纤芯波长。
本申请实施例在QKD信道及数据光通信信道分配过程中，通过分析候选纤芯波长可能存在串扰噪声及非线性噪声，评估在该候选纤芯波长中传输量子信号的质量，选择量子信号传输质量高的纤芯波长承载量子信号，保证了QKD性能。量子信号与数据光通信信号可在同一个纤芯中传输，提高了纤芯及波长资源的可用性，提升资源分配的灵活性。
申请实施例提供了一种空分复用光网络中量子密钥分发信道分配装置，该装置用于执行上述实施例所述的空分复用光网络中量子密钥分发信道分配方法，如图4所示，该装置包括；
备选路由模块501，用于计算量子密钥分发的备选路由；
信道预分配模块502，用于在备选路由上，为量子密钥分发业务预分配相应的纤芯和波长；
传输质量评估模块503，用于计算使用纤芯中的波长传输量子密钥分发信号的安全密钥速率，并根据安全密钥速率大于或等于安全密钥速率需求，按照预分配的纤芯和波长执行量子密钥分发业务。
上述备选路由模块501，用于接收量子密钥分发QKD业务请求，确定需建立的QKD信道的源节点、目的节点、安全密钥速率需求；根据QKD信道需求，计算从源节点到目的节点的最短距离路由；判断最短距离路由的长度Llength是否超过预设的QKD业务最远可用传输距离Lthr；若Llength≤Lthr，则最短距离路由为备选路由；若Llength>Lthr，则量子密钥分发业务没有可用的路由。
信道预分配模块502，用于在备选路由上，获取其经过的所有链路中纤芯和波长的使用状态；在备选路由上，遍历所有纤芯及波长，找出符合纤芯一致性及波长一致性要求的可用纤芯和波长；其中，符合纤芯一致性及波长一致性是指在备选路由所经过的所有链路中，该纤芯中该波长均为空闲可用状态；针对每一个可用纤芯和波长，统计备选路由所经过的所有链路上与该纤芯临近的纤芯中波长的状态，若为使用状态且用于传输数据光通信信号，则其邻接噪声信道数加1；若为使用状态且用于传输QKD信号，或者为空闲状态，则其邻接噪声信道数不变；比较选出的所有可用纤芯和波长的邻近噪声信道数，选择邻近噪声信道数最少的可用纤芯和波长，确定其为QKD业务的预分配纤芯和波长。
传输质量评估模块503，用于计算纤芯中与第一波长相邻的波长中传输的数据光通信信号对第一波长将要传输的QKD信号的噪声Nnl；计算与纤芯临近的其他纤芯中使用第一波长传输的数据光通信信号对纤芯中第一波长将要传输的QKD信号的串扰噪声Nxt；根据噪声Nnl和串扰噪声Nxt计算使用纤芯中第一波长传输QKD信号的安全密钥速率。
本申请的上述实施例提供的空分复用光网络中量子密钥分发信道分配装置与本申请实施例提供的空分复用光网络中量子密钥分发信道分配方法出于相同的发明构思，具有与其存储的应用程序所采用、运行或实现的方法相同的有益效果。
本申请实施方式还提供一种与前述实施方式所提供的空分复用光网络中量子密钥分发信道分配方法对应的电子设备，以执行上空分复用光网络中量子密钥分发信道分配方法。本申请实施例不做限定。
请参考图5，其示出了本申请的一些实施方式所提供的一种电子设备的示意图。如图5所示，所述电子设备2包括：处理器200，存储器201，总线202和通信接口203，所述处理器200、通信接口203和存储器201通过总线202连接；所述存储器201中存储有可在所述处理器200上运行的计算机程序，所述处理器200运行所述计算机程序时执行本申请前述任一实施方式所提供的空分复用光网络中量子密钥分发信道分配方法。
其中，存储器201可能包含高速随机存取存储器(RAM：Random Access Memory)，也可能还包括非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。通过至少一个通信接口203(可以是有线或者无线)实现该系统网元与至少一个其他网元之间的通信连接，可以使用互联网、广域网、本地网、城域网等。
总线202可以是ISA总线、PCI总线或EISA总线等。所述总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。其中，存储器201用于存储程序，所述处理器200在接收到执行指令后，执行所述程序，前述本申请实施例任一实施方式揭示的所述空分复用光网络中量子密钥分发信道分配方法可以应用于处理器200中，或者由处理器200实现。
处理器200可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器200中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器200可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现成可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本申请实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本申请实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器201，处理器200读取存储器201中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。
本申请实施例提供的电子设备与本申请实施例提供的空分复用光网络中量子密钥分发信道分配方法出于相同的发明构思，具有与其采用、运行或实现的方法相同的有益效果。
本申请实施方式还提供一种与前述实施方式所提供的空分复用光网络中量子密钥分发信道分配方法对应的计算机可读存储介质，请参考图6，其示出的计算机可读存储介质为光盘30，其上存储有计算机程序(即程序产品)，所述计算机程序在被处理器运行时，会执行前述任意实施方式所提供的空分复用光网络中量子密钥分发信道分配方法。
需要说明的是，所述计算机可读存储介质的例子还可以包括，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)、快闪记忆体或其他光学、磁性存储介质，在此不再一一赘述。
本申请的上述实施例提供的计算机可读存储介质与本申请实施例提供的空分复用光网络中量子密钥分发信道分配方法出于相同的发明构思，具有与其存储的应用程序所采用、运行或实现的方法相同的有益效果。
需要说明的是：
在此提供的算法和显示不与任何特定计算机、虚拟装置或者其它设备有固有相关。各种通用装置也可以与基于在此的示教一起使用。根据上面的描述，构造这类装置所要求的结构是显而易见的。此外，本申请也不针对任何特定编程语言。应当明白，可以利用各种编程语言实现在此描述的本申请的内容，并且上面对特定语言所做的描述是为了披露本申请的最佳实施方式。
在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本申请的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
类似地，应当理解，为了精简本申请并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本申请的示例性实施例的描述中，本申请的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本申请要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本申请的单独实施例。
本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。
此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本申请的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
本申请的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(DSP)来实现根据本申请实施例的虚拟机的创建装置中的一些或者全部部件的一些或者全部功能。本申请还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本申请的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。
应该注意的是上述实施例对本申请进行说明而不是对本申请进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本申请可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。
以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种空分复用光网络中量子密钥分发信道分配方法，其特征在于，所述方法包括；
计算量子密钥分发的备选路由；
在所述备选路由上，为量子密钥分发业务预分配相应的纤芯和波长；
计算使用所述纤芯中的所述波长传输量子密钥分发信号的安全密钥速率，并根据所述安全密钥速率大于或等于安全密钥速率需求，按照所述预分配的纤芯和波长执行所述量子密钥分发业务。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算量子密钥分发的备选路由，包括：
接收量子密钥分发QKD业务请求，确定需建立的QKD信道的源节点、目的节点、安全密钥速率需求；
根据QKD信道需求，计算从源节点到目的节点的最短距离路由；
判断所述最短距离路由的长度Llength是否超过预设的QKD业务最远可用传输距离Lthr；若Llength≤Lthr，则所述最短距离路由为备选路由；若Llength>Lthr，则所述量子密钥分发业务没有可用的路由。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述备选路由上，为量子密钥分发业务预分配相应的纤芯和波长，包括：
在分配纤芯波长时选择邻近纤芯中相同波长被用于传输数据光通信信号的纤芯数最少的纤芯。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述备选路由上，为量子密钥分发业务预分配相应的纤芯和波长，包括：
在备选路由上，获取其经过的所有链路中纤芯和波长的使用状态；
在备选路由上，遍历所有纤芯及波长，找出符合纤芯一致性及波长一致性要求的空闲纤芯和波长，作为候选纤芯波长；
针对每一个候选纤芯波长，统计邻接噪声信道的数量；
选择邻近噪声信道数最少的候选纤芯波长，作为QKD业务的预分配纤芯波长。
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述计算使用所述纤芯中的所述波长传输量子密钥分发信号的安全密钥速率，包括：
计算纤芯中与第一波长相邻的波长中传输的数据光通信信号对第一波长将要传输的QKD信号的不同波长间非线性噪声；
计算与纤芯临近的其他纤芯中使用所述第一波长传输的数据光通信信号对纤芯中所述第一波长将要传输的QKD信号的纤芯间串扰噪声；
根据预分配QKD信道的纤芯间串扰噪声及不同波长间非线性噪声，计算预分配QKD信道的安全密钥速率。
6.一种空分复用光网络中量子密钥分发信道分配装置，其特征在于，所述装置包括；
备选路由模块，用于计算量子密钥分发的备选路由；
信道预分配模块，用于在所述备选路由上，为量子密钥分发业务预分配相应的纤芯和波长；
传输质量评估模块，用于计算使用所述纤芯中的所述波长传输量子密钥分发信号的安全密钥速率，并根据所述安全密钥速率大于或等于安全密钥速率需求，按照所述预分配的纤芯和波长执行所述量子密钥分发业务。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，
所述备选路由模块，用于接收量子密钥分发QKD业务请求，确定需建立的QKD信道的源节点、目的节点、安全密钥速率需求；根据QKD信道需求，计算从源节点到目的节点的最短距离路由；判断所述最短距离路由的长度Llength是否超过预设的QKD业务最远可用传输距离Lthr；若Llength≤Lthr，则所述最短距离路由为备选路由；若Llength>Lthr，则所述量子密钥分发业务没有可用的路由。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，
所述信道预分配模块，用于在分配纤芯波长时选择邻近纤芯中相同波长被用于传输数据光通信信号的纤芯数最少的纤芯。
9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，
所述信道预分配模块，用于在备选路由上，获取其经过的所有链路中纤芯和波长的使用状态；在备选路由上，遍历所有纤芯及波长，找出符合纤芯一致性及波长一致性要求的空闲纤芯和波长，作为候选纤芯波长；针对每一个候选纤芯波长，统计邻接噪声信道的数量；选择邻近噪声信道数最少的候选纤芯波长，作为QKD业务的预分配纤芯波长。
10.根据权利要求6-9任一项所述的装置，其特征在于，
所述传输质量评估模块，用于计算纤芯中与第一波长相邻的波长中传输的数据光通信信号对第一波长将要传输的QKD信号的不同波长间非线性噪声；计算与纤芯临近的其他纤芯中使用所述第一波长传输的数据光通信信号对纤芯中所述第一波长将要传输的QKD信号的纤芯间串扰噪声；根据预分配QKD信道的纤芯间串扰噪声及不同波长间非线性噪声，计算预分配QKD信道的安全密钥速率。
11.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器运行所述计算机程序以实现如权利要求1-5任一项所述的方法。
12.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行实现如权利要求1-5中任一项所述的方法。
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