ES2370187A1 - Sistema de integracion de canales con informacion cuantica en redes de comunicaciones. - Google Patents
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Abstract
Sistema de integración de canales con información cuántica en redes de comunicaciones.La red incluye segmentos de fibra óptica (3) y equipamiento convencional (1, 2, 4), mientras que un sistema de distribución cuántica de claves (QKD) dispone de dispositivos de intercambio de información mediante canal cuántico (7, 8). El sistema comprende al menos un filtro (6) para cada uno de los referidos dispositivos de intercambio (7, 8) y al menos un bloque de gestión de canales clásicos y cuánticos (5) que reduce el ruido en canales cuánticos y que presenta al menos funciones de: atenuación de la potencia de inserción de los canales clásicos en la red; polarizaciones distintas en los diversos canales clásicos y cuánticos; y cambios de asignaciones de longitudes de onda tanto en canales clásicos como cuánticos.
Description
\global\parskip0.910000\baselineskip
Sistema de integración de canales con
información cuántica en redes de comunicaciones.
La presente invención, tal y como se expresa en
el enunciado de esta memoria descriptiva, se refiere a un sistema de
integración de canales con información cuántica en redes de
comunicaciones, cuya finalidad esencial es proporcionar unos medios
técnicos que faciliten la integración de canales clásicos y
cuánticos en redes ópticas de comunicaciones, con especial
aplicabilidad a sistemas de distribución cuántica de claves que
generan claves criptográficas entre dos extremos para comunicaciones
secretas.
La invención pertenece al campo de las
comunicaciones, y en concreto a la integración en redes ópticas
pasivas (PON) de canales que transportan información cuántica.
Dentro de las redes PON, se pueden diferenciar dos grupos: las redes
metropolitanas (MAN) y las redes de acceso (FTTx). A su vez, dentro
de las redes PON de acceso se puede dar una división en dos
subgrupos, consistentes en las redes de acceso por división en el
tiempo (TDM-PON) y las redes de acceso por división
en frecuencia (WDM-PON). La invención es aplicable a
todos los tipos de redes (PON) que se acaban de citar.
Es objeto de la invención el integrar un sistema
de transporte de información mediante canales cuánticos, como por
ejemplo un sistema de distribución cuántica de claves dentro de las
redes metropolitanas y de acceso, de la manera más eficiente y menos
intrusiva posible, logrando el menor número de cambios en las
infraestructuras de red.
Un sistema de comunicación de información
mediante canales cuánticos es aquel que utiliza las propiedades
físicas impuestas por la mecánica cuántica como medio para la
codificación de información. De este modo, se puede transmitir todo
tipo de información entre dos puntos. En concreto, en este documento
se hace referencia explícita a los sistemas de distribución cuántica
de claves (QKD), los cuales utilizan la información codificada en
partículas cuánticas para generar claves
\hbox{criptográficas
entre dos extremos. Normalmente estas partículas se conocen como
qubits (Quantum bits).}
Un sistema de distribución cuántica de claves
consiste en dos equipos que intercambian una clave utilizando un
protocolo basado en los principios de la física cuántica [1, 2, 3,
4], Nos referiremos a cada uno de esos equipos (los extremos de un
sistema QKD) con los nombres anglosajones de Alice y
Bob respectivamente; habiéndose referenciado como 7 y 8,
también respectivamente, en las figuras de esta memoria. Para que
este intercambio se pueda llevar a cabo los extremos de un sistema
QKD (Alice y Bob) están conectados a través de dos
canales de comunicación: uno cuántico o privado, y otro público o
convencional. El medio de transmisión comúnmente utilizado para el
canal cuántico es la fibra óptica y el elemento físico utilizado
para la codificación del qubit es el fotón [5].
Además del envío de información a través del
canal cuántico, un sistema QKD requiere del intercambio de
información de forma convencional para la reconciliación, la
corrección y el destilado de una clave. La reconciliación de la
clave intercambiada a través del canal cuántico es el proceso por el
cual los extremos de un sistema QKD intercambian información acerca
de las bases utilizadas en la codificación y decodificación de los
qubits transmitidos por el canal cuántico. Tras la reconciliación de
la clave, esta debe ser corregida a fin de evitar las posibles
discrepancias en la misma debido a los errores producidos durante el
intercambio a nivel cuántico. La corrección de la clave produce la
primera clave idéntica en ambos extremos de la comunicación y
requiere de un protocolo de corrección de errores que publica
información de la clave a través de un canal convencional [6], La
tasa de error producida en un sistema QKD se denomina QBER [5],
Finalmente, el destilado de una clave secreta en ambos extremos de
la comunicación exige el intercambio de información adicional a
través
\hbox{del canal público (o convencional) en la fase de
amplificación de la privacidad [7, 8].}
La comunicación en los canales que unen los
extremos de un sistema de intercambio de información cuántica,
canales cuánticos y convencionales, puede realizarse a través del
mismo medio utilizando técnicas de modulación por división en el
tiempo (TDM) o división en frecuencias (WDM). Las técnicas de
modulación permiten también la utilización de otros canales de
comunicación y, por lo tanto, la integración de éstos sistemas en
sistemas de comunicación convencionales.
De las dos técnicas de modulación comentadas
sólo en la modulación por división en frecuencias (WDM) la
transmisión de señales se realiza en distintos canales y de forma
simultánea, permitiendo el incremento del volumen de información
transmitida en un mismo medio por unidad de tiempo. El incremento en
la capacidad de transmisión del medio es especialmente interesante
para, al menos, poder agilizar las comunicaciones requeridas por los
protocolos utilizados en QKD, como son la reconciliación de bases,
corrección de errores y amplificación de la privacidad, aunque
existen alternativas para la destilación de claves, como son los
códigos LDPC, que permiten reducir el tráfico de red entre los
extremos de un sistema QKD. Los dos estándares para multiplexación
en frecuencia en un canal de transmisión
\hbox{óptico, en
función de su distancia entre canales, son: Coarse y
Dense WDM (CWDM y DWDM respectivamente).}
Las redes ópticas comerciales construidas
mediante tecnología pasiva, i.e. las redes ópticas pasivas (PON),
permiten el uso de canales de comunicación cuánticos, debido a que
las señales transmitidas en una red PON no se ven interceptadas por
la presencia de componentes intermedios: repetidores,
amplificadores, etc. Estos canales pueden convivir simultáneamente
con otros canales mediante tecnologías de modulación por división en
frecuencias.
\newpage
\global\parskip1.000000\baselineskip
Basadas las tecnologías PON encontramos tanto a
las redes metropolitanas (MAN) como las redes de acceso.
Las redes PON metropolitanas son, por lo
general, construidas siguiendo una topología en forma de anillo en
el que se localizan distintos nodos. Las señales que llegan a cada
nodo pueden atravesar el mismo, o ser desviadas hacia una ruta de
salida en función de la frecuencia de la señal entrante. Este
encaminamiento de la información se realiza gracias a la
multiplexación en frecuencias de distintos canales de
comunicaciones, utilizando tecnologías CWDM o DWDM por ejemplo, lo
que permite mantener el carácter pasivo de estas redes, y por lo
tanto, se mantiene inalterada la información transmitida a través de
un canal cuántico.
Estas redes soportan grandes flujos de datos
entre sus distintos nodos, que a su vez pueden estar separados por
grandes distancias, lo que suele implicar el uso (por defecto) de
altas potencias de emisión a la hora de comenzar una comunicación
bajo tecnología PON. Cada uno de los nodos de una red metropolitana
suele estar conectado a una o mas redes de acceso.
La estructura de un nodo de red metropolitana se
puede ver en la Fig. 7. En cada nodo existe un multiplexor que
separa todos los canales que llegan a través de la fibra. Además,
dispone de otro multiplexor en el que los canales de salida se unen
mediante multiplexación en frecuencia para viajar por la fibra hasta
el siguiente nodo. Mediante la configuración del nodo que decide la
acción que debe realizar un conmutador, cada canal continúa hasta el
siguiente salto o se redirige de manera que sale del anillo. Con los
canales de entrada ocurre lo mismo, y mediante un conmutador se
redirige a la fibra del anillo.
Las redes de acceso PON son redes de
comunicaciones destinadas a la conexión de los usuarios finales con
una red global de comunicaciones. Las redes de acceso son también
conocidas como redes de última milla.
Su estructura consiste en un dispositivo que se
sitúa en la central del proveedor encargado de gestionar las
comunicaciones con los usuarios (conocido como OLT, de Optical
Line Terminal, en nomenclatura ITU). Este dispositivo está
conectado a una única línea de fibra óptica compartida por todos los
usuarios de la red. Esta línea se conecta en su otro extremo con un
distribuidor, el cual separa los canales y los envía a cada usuario
a través de una línea de fibra óptica dedicada y exclusiva para cada
uno de ellos. En el extremo del usuario se conecta a un dispositivo
encargado de centralizar las comunicaciones con el usuario y hacer
de puente para la interfaz que éste utilice (conocido como ONT, de
Optical Network Terminal, en nomenclatura ITU, y ONU, de
Optical Network Unit, en nomenclatura IEEE). Esta estructura
se puede observar en la Fig. 5 y en la Fig. 6.
A los canales que se propagan desde la central
del proveedor hasta el usuario se les conoce como canales de bajada,
mientras que a los que se propagan en sentido contrario se les
conoce como canales de subida. En concreto, las redes
TDM-PON utilizan una técnica de compartición de la
línea entre los usuarios por división en el tiempo. Esto quiere
decir que a cada usuario se le asignan de manera dinámica unos
espacios temporales en los que el medio óptico se encontrará
disponible para enviar y recibir información a través del mismo. De
esta manera, en un instante de tiempo dado el medio óptico tan solo
está en uso por un usuario final, evitando colisiones de las
señales.
La estructura de un ejemplo de este tipo de
redes se puede ver en la Fig. 5. En ella se pueden observar los
distintos componentes que conforman la red.
Las redes WDM-PON permiten que
distintos usuarios compartan un mismo medio mediante la división por
multiplexación en frecuencias de las señales transmitidas.
Cada usuario puede disponer de un canal
individual de forma que todos los usuarios de una red
WDM-PON pueden estar enviando y recibiendo
información al mismo tiempo a través de una única red de acceso.
Un ejemplo de este tipo de redes se puede ver en
la Fig. 6. En la figura se puede observar también su estructura y
los distintos componentes que conforman la red.
La utilización de sistemas QKD de forma
simultánea con otras comunicaciones se encuentra patentada desde
1994 [10], pero la aplicación de la multiplexación de canales sin un
control de la potencia de los canales emitidos tiene importantes
limitaciones en cuanto a la distancia máxima alcanzable en el
intercambio de claves de los sistemas QKD. La puesta en práctica de
los sistemas QKD dentro de las redes PON comerciales requiere del
uso de una serie de componentes adicionales, así como de la gestión
de las configuraciones utilizadas en los canales convencionales para
evitar efectos de interferencia sobre los canales cuánticos
incorporados.
La transmisión simultánea de información a
través de distintos canales de comunicación puede interferir sobre
los canales que transportan información cuántica cuando la
simultaneidad se realiza mediante modulación en frecuencias (WDM).
Algunos de los efectos físicos que pueden causar esta interferencia
son la dispersión (scattering) y los efectos de
intermodulación, como la mezcla de cuatro ondas (FWM), que
describimos a continuación.
- \sqbullet
- Dispersión. En comunicaciones ópticas existen principalmente dos tipos de dispersión que pueden afectar a las comunicaciones de un canal que transporte información cuántica, la dispersión elástica o Rayleigh y la inelástica o Raman. La primera genera fotones en la misma frecuencia pero en dirección opuesta al pulso. De esta manera, corresponde a los sistemas de comunicación cuánticos solventarla. En nuestro caso, el efecto que nos preocupa en los sistemas con WDM es del segundo tipo, conocido como Raman Scattering. Por este efecto, los pulsos transmitidos generan fotones en otras frecuencias distintas a las originales. Esto provoca que frecuencias distintas a las utilizadas para un canal cuántico pueden provocar la aparición de fotones en dicho canal, interfiriendo en la comunicación de información cuántica. Este efecto se produce con una intensidad directamente proporcional a la distancia recorrida por las señales en el medio de transmisión, además de depender de la composición del mismo y de la potencia del pulso original. Además, el efecto no se produce con igual intensidad en todo el espectro, sino que es mayor en las frecuencias cercanas y ligeramente mayor en las supe- riores.
- \sqbullet
- Intermodulación. La transmisión simultánea de información mediante WDM a través de tres (o más, pero siempre en número impar) canales de comunicación con frecuencias distintas, f1, f2, y f3, en un mismo medio (como es la fibra óptica en el caso que nos ocupa), puede producir la aparición de fotones en una cuarta frecuencia (más de una en el caso de que sean más de tres las originales), f4. Esos fotones se forman por la distorsión (scattering) de los pulsos incidentes, y la longitud de onda en la que se producen es una combinación lineal de las longitudes de onda de los pulsos incidentes: f4 = +/-f1 +/-f2 +/-f3.
La interferencia en el canal cuántico se traduce
en un aumento de la tasa de error en dicho canal, lo que limita el
uso de este tipo de canales.
En la patente con código ES2126143 se indica la
posibilidad de comunicar un emisor de QKD con múltiples receptores
en una red multiplexada con canales clásicos. En la patente de MagiQ
Technologies, Inc, con código US7248695 de la U.S. Patent, se indica
la necesidad de un filtro paso-banda para separar el
canal cuántico del resto de canales convencionales.
En la patente con código US2007/0212063 se
propone el uso de la multiplexación en longitud de onda de canales
cuánticos y canales clásicos. Si bien algunas de las estrategias
expuestas en estas patentes son compartidas también por nuestra
solución, se han de seguir otras estrategias añadidas cuando sea
necesario para asegurar el correcto funcionamiento del sistema que
no son contempladas en otros documentos:
- \sqbullet
- Atenuación de los canales convencionales para minimizar el ruido creado por Raman.
- \sqbullet
- Elección adecuada de la longitud de onda del canal cuántico para evitar efectos de disrupción del mismo.
- \sqbullet
- Asignación de distinta polarización a los canales convencionales y cuánticos de manera que se facilite el filtra- do.
Además, en lo referente a la solución aportada
para la introducción de canales cuánticos en las redes de acceso
WDM-PON, en ninguna patente anterior encontrada se
menciona la posibilidad del uso de bandas distintas a las
comerciales para la multiplexación de canales cuánticos con canales
convencionales.
Seguidamente se acompañan listados de los
acrónimos y abreviaturas empleados en esta memoria, así como de las
referencias bibliográficas reseñadas entre corchetes en el presente
apartado de antecedentes de la invención.
- APD,
- Avalanche Photo-Diode.
- AWG,
- Arrayed Waveguide Grating.
- BLS,
- Broadband Light Source.
- CWDM,
- Coarse WDM.
- DWDM,
- Dense WDM.
- FFTH,
- Fiber To The Home.
- FFTx,
- Fiber To The Home, Kerb, Building.
- FWM,
- Four Wave Mixing.
- GPON,
- Gigabit PON.
- LDPC,
- Low-Density Parity Check.
- MAN,
- Metropolitan Area Network.
- OLT,
- Optical Line Termination.
- ONT,
- Optical Network Termination.
- PON,
- Passive Optical Network.
- QBER,
- Quantum Bit Error Rate.
- QKD,
- Quantum Key Distribution.
- ROADM,
- Reconfigurable Optical Add-Drop Multiplexer.
- TDM,
- Time-Division Multiplexing.
- TDM-PON,
- Time-Division Multiplexing PON.
- VOA,
- Variable Optical Attenuator.
- WDM,
- Wavelength-Division Multiplexing.
- WDM-PON,
- Wavelength-Division Multiplexing PON.
[1] C. H. Bennett, G. Brassard,
"Quantum cryptography: public key distribution and coin
tossing", Proceedings of IEEE International Conference on
Computers, Systems and Signal Processing, IEEE press., pp.
175-179,
1984.
1984.
[2] A. Ekert, "Quantum Cryptography
Based on Bell's Theorem", Phys. Rev. Lett. 67, Is. 6, pp.
661-663, 1991.
[3] C. H. Bennett, "Quantum
Cryptography Using Any Two Nonorthogonal States", Phys. Rev.
Lett. 68, No. 21, pp. 3121, 1992.
[4] V. Scarani, A. Acín, G.
Ribordy, N. Gisin, "Quantum cryptography protocols
robust against photon number splitting attacks for weak laser pulse
implementations", Phys. Rev. Lett. 92, 2002.
[5] N. Gisin et al., "Quantum
Cryptography", Rev. Mod. Phys. 74, pp. 145,
2001.
[6] G. Brassard, L. Salvail,
"Secret-key reconciliation by public
discussion", Lecture Notes in Computer Science 765, pp.
411-423, 1993.
[7] C. H. Bennett et al.,
"Privacy amplification by public discussion", SIAM J.
Comput. 17, No. 2, 1988.
[8] C. H. Bennett et al.,
"Generalized Privacy Amplification", IEEE Transactions on
Information Theory 41, No. 6, 1995.
[9] C. Elliott et al., "Current
status of the DARPA Quantum Network", BBN Technologies,
arXiv:quant-ph/
0503058, 2005.
0503058, 2005.
[10] Townsend et al,
"Distribución de claves en una red de acceso múltiple mediante
criptografía cuántica", Patente europea ns 94925577.2,
1994.
[11] Amitabha Banerjee et al.,
"Wavelength-division-multiplexed
passive optical network (WDM-PON) technologies for
broadband Access: a review", 2005.
Para lograr los objetivos y evitar los
inconvenientes indicados en anteriores apartados, la invención
consiste en un sistema de integración de canales con información
cuántica en redes de comunicaciones, aplicable en redes ópticas
pasivas (PON) que pueden dar soporte a canales clásicos de
telecomunicación y a canales cuánticos; pudiendo incluirse en los
canales cuánticos al menos un sistema de distribución cuántica de
claves (QKD) que genera claves criptográficas entre dos extremos
para comunicaciones secretas; donde la red PON incluye segmentos de
fibra óptica y equipamiento convencional, en tanto que el sistema
QKD dispone de un primer dispositivo de intercambio de información
mediante canal cuántico y un segundo dispositivo de intercambio de
información mediante canal cuántico.
Novedosamente, según la invención, el sistema de
la misma comprende al menos un filtro para cada uno de los referidos
dispositivos de intercambio de información mediante canal cuántico y
al menos un bloque de gestión de canales clásicos y cuánticos en el
conjunto del referido sistema de integración; siendo este bloque de
gestión un dispositivo de reducción de ruido en canales cuánticos
que presenta al menos funciones de:
- \sqbullet
- Atenuación de la potencia de inserción de los canales clásicos en la red PON;
- \sqbullet
- Polarizaciones distintas en los diversos canales clásicos y cuánticos;
- \sqbullet
- Cambios de asignaciones de longitudes de onda en canales cuánticos,
evitándose así efectos de interferencia sobre
los canales cuánticos.
En las realizaciones preferentes de la
invención, el mencionado filtro es un filtro
paso-banda lo más estrecho posible para la
aplicación correspondiente.
Por otra parte, en las realizaciones preferentes
de la invención, el referido filtro consiste bien en un dispositivo
que además del filtro del canal cuántico incluye medios de unión de
canales en los segmentos de fibra óptica o bien en un solo filtro
que se intercala en el canal cuántico.
En las realizaciones preferentes de la
invención, el mencionado bloque de gestión presenta, además de las
citadas funciones, la función de desconexión temporal de
determinados canales clásicos que tengan prioridad baja.
En aplicaciones donde la red PON es una red de
acceso WDM-PON (con multiplexación en frecuencia),
el bloque de gestión emplea bandas de frecuencia distintas a las
comerciales para la multiplexación de canales cuánticos con canales
convencionales; utilizando rangos de frecuencia específicos con
menor ruido para los canales cuánticos mediante aprovechamiento de
la característica óptica del AWG por la que en cada canal pasan la
señal asignada a ese canal y sus periódicas.
Por otra parte, para las mencionadas
aplicaciones con red de acceso WDM-PON, en la
referida multiplexación de canales cuánticos con canales
convencionales, el bloque de gestión introduce los canales cuánticos
en un período distinto al de la banda de BLS (luz de banda ancha)
que esté definida por el fabricante del equipo y distinto al de la
banda de bajada (banda desplazada respecto de la BLS que se emplea
en señales de transmisión para un sentido de bajada en la
comunicación).
Según una realización preferente de la
invención, en todo el rango de frecuencias del mencionado período
distinto al de las bandas de BLS y de bajada se utiliza la emisión
de la señal cuántica; bien empleando tantos canales cuánticos como
clientes que a frecuencia fija cubran ese rango, o bien con uno o
varios canales cuánticos sintonizables en frecuencia y cuya
sintonización sea configurable.
Además, según una realización preferente de la
invención, ese período distinto al de las bandas de BLS y de bajada
es un período justo anterior al período de la mencionada banda de
BLS.
En las aplicaciones donde la red es una red de
acceso WDM-PON, además del filtro y el bloque de
gestión característicos de la invención, el sistema cuenta con un
equipamiento convencional que incluye al menos un dispositivo
centralizador de comunicaciones, varios dispositivos de usuario para
gestión de comunicaciones y un distribuidor de línea compartida
mediante asignaciones de longitud de onda.
En aplicaciones donde la red PON es una red de
acceso TDM-PON (con multiplexación en tiempo) el
bloque de gestión presenta medios electrónicos de control con la
función de que los dispositivos de intercambio de información
cuántica hagan uso exclusivo de rodajas temporales para sus
intercambios, actuando como un canal clásico multiplexado en
tiempo.
En dichas aplicaciones donde la red es una red
de acceso TDM-PON se puede emplear como canal
cuántico un canal de 1550 nm., u otro que se encuentre en una
ventana de máxima transparencia de la fibra óptica o de mínima
disrupción por ruido generado por canales clásicos.
Además, en estas aplicaciones donde la red es
una red de acceso TDM-PON, adicionalmente al filtro
y bloque de gestión característicos de la invención, el sistema
incluye un equipamiento convencional que cuenta al menos con un
dispositivo centralizador de comunicaciones, varios dispositivos de
usuario para gestión de comunicaciones y un divisor de línea
compartida (Splitter).
Para aplicaciones donde la red PON es una red
metropolitana con varios nodos, además del filtro y el bloque de
gestión característicos de la invención, el sistema cuenta con un
equipamiento convencional que incluye al menos conmutadores de
encaminamiento (switchs), multiplexores WDM, multiplexores de
gestión de canales y dispositivos emisores y receptores de canales
clásicos (transponders).
En las realizaciones preferentes de la
invención, la atenuación de la potencia de inserción de los canales
clásicos llevada a cabo por el bloque de gestión se aplica en cada
caso con el criterio de igualar la distancia entre los extremos del
sistema cuántico con la distancia máxima a la que pueden conectarse
los equipos del sistema, con esa atenuación de potencia, en la red
PON.
Utilizando la modulación en frecuencias (WDM) de
distintos canales de comunicación, la intensidad y la frecuencia con
la que se reproducen efectos como el Raman Scattering y el FWM
depende de la potencia de la señal transmitida por cada uno de los
canales multiplexados. En el caso de los canales cuánticos esa
potencia normalmente es despreciable; mientras que en los canales
convencionales la potencia de emisión de la señal transmitida
depende de la distancia máxima a la que se quiere llevar esa señal,
y de esa potencia depende el impacto de los efectos de interferencia
sobre los canales cuánticos utilizados. Entre las técnicas que
favorecen la coexistencia de canales clásicos y cuánticos, la
reducción de la potencia a la que se emiten las señales transmitidas
a través de los canales de comunicación multiplexados, supone una
disminución de la distancia máxima a la que se puede transmitir una
señal en un canal convencional. Al mismo tiempo, la reducción de la
potencia de emisión supone una disminución del impacto de dicha
señal sobre el resto de canales, en tanto que la selección de la
frecuencia de los canales clásicos evita la aparición de efectos de
intermodulación de señales en las frecuencias utilizadas por los
canales cuánticos. Además, el uso de un filtrado fino en el destino
de los canales cuánticos permite aislar éstos del ruido; y usando
distintas polarizaciones para los canales cuánticos y clásicos
también se ayuda a evitar ruidos innecesarios en los canales
cuánticos, aumentando por tanto la información cuántica
intercambiada correctamente, estando basada todo ello la presente
invención.
Además de lo anterior, concretando para el uso
en redes de acceso con tecnología WDM, la invención propone el uso
de la periodicidad del distribuidor de longitudes de onda para
utilizar un rango de frecuencias específico con un ruido menor como
canales cuánticos. En consecuencia, se compatibiliza el uso de los
sistemas de información cuántica en redes PON con la utilización de
canales WDM simultáneos, asumiendo algunas limitaciones en los
canales convencionales en cuanto a la potencia, canales usados y
polarizaciones; aplicándose la limitación de potencia de manera que
minimice la separación entre las distancias máximas a las que pueden
conectarse los equipos de una red PON y los extremos de un sistema
cuántico.
En las redes metropolitanas PON, la invención
hace hincapié principalmente en la reducción de potencia de los
canales clásicos de manera que no se llegue a aumentar
significativamente la tasa de errores en éstos. Adicionalmente a
esto, mediante un control de los canales utilizados, se evitan
efectos de intermodulación en los canales cuánticos. Dichos canales
cuánticos deben estar en la medida de lo posible en frecuencias
seleccionadas para minimizar los efectos disrupción, siendo también
importante en estas redes metropolitanas los efectos del filtrado de
los canales y la distinta polarización de los canales clásicos y
cuánticos.
En las redes TDM-PON el control
de potencia en los canales, el uso de un filtrado y la distinta
polarización de los canales clásicos y cuánticos tienen un efecto
atenuador del ruido que se produce en los canales cuánticos. Cuando
el escenario de aplicación de la invención presenta dichas redes
TDM-PON no es necesario tener en cuenta medidas de
control del FWM, ya que el número de canales clásicos en los
estándares existentes actualmente es de dos. Además, en este
escenario concreto existe la posibilidad de que cuando sea necesario
los equipos de información cuántica puedan hacer uso exclusivo de
rodajas temporales para sus intercambios, actuando como un canal
convencional multiplexado en el tiempo.
En las redes WDM-PON la solución
facilitada por la invención pasa por aprovechar la característica
óptica del AWG, según la cual por cada canal pasan la señal asignada
a ese canal y sus periódicas. Dicha solución se utiliza en
conjunción con las que la invención proporciona para las redes de
acceso TDM-PON en cuanto a la gestión de canales,
para el control de potencia y la polarización de los mismos.
Las ventajas más relevantes del sistema de la
invención son relativas al hecho de incrementar la eficiencia en el
uso conjunto de redes PON y sistemas de transmisión de información
cuántica. Genéricamente, para cualquier red PON es necesario hacer
uso de filtros paso-banda y también que las
potencias de los láseres implicados en la transmisión de canales
clásicos se ajusten en conformidad a la distancia a la que se tiene
que emitir la señal para que el ruido generado en el canal cuántico
sea siempre el mínimo. Además, se contempla, en todos los escenarios
de aplicación de la invención, la posibilidad de polarizar de
distinta manera los canales cuánticos y clásicos para ayudar al
filtrado, así como otras soluciones añadidas concretamente en cada
uno de dichos escenarios. Así, como técnica añadida en una red PON
metropolitana se hace necesario una correcta selección de los
canales clásicos y cuánticos de manera que se evita el ruido
generado por intermodulación (FWM) de los canales clásicos. También
se seleccionan los canales cuánticos de manera que en la medida de
lo posible se puedan situar en los canales de menor longitud de onda
posible, con la intención de minimizar el ruido debido a la
dispersión Raman. Las ventajas de la invención para redes de acceso
TDM-PON consisten en que además de facilitarse la
atenuación de los canales clásicos y la colocación de filtros, se
facilita una correcta elección del canal cuántico. Así, según se
señaló anteriormente, dicho canal cuántico pudiera ser el canal de
1550 nm., para el caso concreto de GPON, canal que se encuentra para
uso de CATV o IPTV, o bien, cualquier otro canal que se encuentre en
la ventana de máxima transparencia de la fibra o en la de la mínima
disrupción por el ruido generado por canales clásicos; consistiendo
otra ventaja en la posibilidad de reservar rodajas temporales para
el uso exclusivo de los canales cuánticos. Las ventajas de la
invención más importantes cuando se aplican en redes de acceso
WDM-PON, son relativas a que en este escenario se
utiliza un nuevo período en el distribuidor distinto al usado por la
luz de banda ancha y los canales de bajada, de manera que este nuevo
período dedicado a los canales cuánticos puede ser en el caso de
cada fabricante el más adecuado conforme a la atenuación que
introduce el medio de transmisión óptico según la longitud de onda
de las señales transmitidas; habiéndose encontrado, según lo que se
ha experimentado, que ese nuevo período puede ser un período justo
anterior a la luz de banda ancha.
A continuación, para facilitar una mejor
comprensión de esta memoria descriptiva y formando parte integrante
de la misma, se acompañan unas figuras en las que con carácter
ilustrativo y no limitativo se ha representado el objeto de la
invención.
Figura 1.- Representa esquemáticamente a una
primera realización de un sistema de integración de canales con
información cuántica en redes de comunicaciones realizado según la
presente invención, donde la red es una red de acceso de tecnología
TDM-PON y el canal con información cuántica es un
sistema QKD.
Figura 2.- Representa esquemáticamente a una
segunda realización de un sistema de integración de canales con
información cuántica en redes de comunicaciones realizado según la
presente invención, donde la red de comunicación es una red de
acceso WDM-PON y el canal con información cuántica
es un sistema QKD.
Figura 3.- Representa esquemáticamente una
tercera realización de un sistema de integración de canales con
información cuántica en redes de comunicaciones realizado según la
presente invención, donde la red es una red metropolitana con dos
nodos y tecnología PON, mientras que el canal cuántico es un sistema
QKD.
Figura 4.- Representa esquemáticamente a una
cuarta realización de un sistema de integración de canales con
información cuántica en redes de comunicaciones, donde la red es una
red metropolitana de tres nodos MAN y el canal cuántico es un
sistema QKD.
Figura 5.- Representa esquemáticamente al estado
de la técnica actual para un sistema de comunicaciones
convencionales que emplea la estructura de una red
TDM-PON.
Figura 6.- Representa esquemáticamente al estado
de la técnica actual para un sistema de comunicaciones
convencionales que emplea la estructura de una red
WDM-PON.
Figura 7.- Representa esquemáticamente al estado
de la técnica actual para un sistema de comunicaciones
convencionales que emplea una red metropolitana con tres nodos de
tecnología PON.
Seguidamente se realiza una descripción de
cuatro ejemplos de la invención haciendo referencia a la numeración
adoptada en las figuras.
Primeramente aportamos un listado con todas las
referencias numéricas 1 a 14 acompañadas de su significado que
aparecen en las figuras:
- 1:
- Dispositivo centralizador de comunicaciones
- 2:
- Dispositivo de usuario para gestión de comunicaciones
- 3:
- Segmentos de fibra óptica
- 4:
- Divisor de línea compartida (Splitter)
- 5:
- Bloque de gestión de canales clásicos y cuánticos
- 6:
- Dispositivo de unión de canales con filtro para canales cuánticos
- 7:
- Primer dispositivo de intercambio de información mediante canal cuántico (Alice)
- 8:
- Segundo dispositivo de intercambio de información mediante canal cuántico (Bob)
- 9:
- Distribuidor de línea compartida mediante asignaciones de longitud de onda
- 10:
- Conmutador de encaminamiento (switch)
- 11:
- Multiplexor WDM
- 12:
- Multiplexor de gestión de canales
- 13:
- Dispositivo emisor y receptor de canales clásicos (transponder)
- 14:
- Filtro para canal cuántico.
Para los cuatro ejemplos de la invención que se
muestran en este apartado se han desarrollado las figuras 1 a 4
respectivamente que representan los distintos escenarios en los que
puede ser de aplicación la invención, tanto para redes
metropolitanas, como para redes de acceso, teniendo en cuenta las
distintas tecnologías que podemos encontrar en cada uno de los
escenarios propuestos.
El bloque 5 es el componente destinado a la
gestión de los canales, tanto convencionales como cuánticos, y se
puede ver aplicado en esas figuras 1 a 4. Dicho bloque de gestión 5
es un componente que decide las longitudes de onda asignadas a cada
canal clásico y cada canal cuántico, así como la potencia de los
canales clásicos. Los criterios de decisión para sus funciones están
fundamentados en la necesidad de disminuir el ruido de los canales
cuánticos, de manera que su comunicación sea más eficiente. Para
ello, este bloque de gestión 5 realiza las siguientes tareas:
- \sqbullet
- Reducir la potencia de inserción de los canales clásicos, siempre que no se interrumpan los canales.
- \sqbullet
- Desconectar temporalmente algunos canales clásicos que tengan una prioridad baja.
- \sqbullet
- Polarizar de distinta manera los canales clásicos y cuánticos.
- \sqbullet
- Solicitar el cambio de longitud de onda tanto en los canales clásicos como en los cuánticos.
Además, y también de manera común en las cuatro
realizaciones de la invención que aquí se muestran, cada canal
cuántico tiene un filtrado paso-banda lo más
estrecho posible, sirviendo esto como medida añadida para minimizar
el ruido, bien mediante el dispositivo 6 ó bien mediante el filtro
14.
Dentro de la gestión de canales, en los sistemas
en los que exista multiplexación TDM, como por ejemplo en la figura
1, el bloque de gestión 5 podrá reservar rodajas temporales de uso
exclusivo para canales cuánticos, de modo que durante ese tiempo tan
sólo éstos estén en funcionamiento en la línea, siendo ese número de
rodajas variable en función del escenario.
Por otra parte, actualmente, los fabricantes de
dispositivos de WDM-PON usan una banda para la señal
de luz de banda ancha que porta las señales semilla para los
dispositivos de usuario, de modo que estos puedan conectarse a
cualquier canal indistintamente. La central emite los canales de
subida en las mismas bandas que la BLS (luz de banda ancha),
mientras que las señales de transmisión de bajada se emiten en una
banda desplazada un período respecto a la de BLS, de modo que el
distribuidor permite el paso de estas señales en el sentido
contrario. La invención, aplicada en una red de acceso
WDM-PON, como por ejemplo la de la figura 2,
proporciona la introducción de canales con información cuántica en
un período distinto al de la banda de BLS y la de bajada,
aprovechando la misma propiedad que permite multiplexar dichas dos
bandas. Así, se soluciona el problema de la multiplexación de los
canales cuánticos con los clásicos de la manera más eficiente
posible. Junto a ello, para que la solución aportada sea completa,
es necesario el uso de la emisión de la señal cuántica en todo el
rango del período escogido. Esto puede efectuarse bien con tantos
canales cuánticos como clientes a frecuencia fija cubran dicho
rango, o bien con uno o varios canales cuánticos sintonizables en
frecuencia y cuya sintonización sea configurable. El número de estos
canales sintonizables a usar dependerá de sus características en lo
que respecta a cuántos canales abarca y al número de canales que
tenga el distribuidor, es decir a todo el rango a cubrir.
En las figuras 3 y 4 la invención se aplica
transmitiendo un canal cuántico en una red metropolitana de dos o
tres nodos respectivamente.
En las redes de acceso TDM-PON
del estado de la técnica, tal como la mostrada en la figura 5,
distintos usuarios conectados a un extremo de la red mediante
respectivos dispositivo de usuario 1 comparten una única línea de
transmisión óptica con el extremo principal de la red en la que se
encuentra un dispositivo centralizador 2, donde por lo general se
localiza el proveedor de acceso. La unión de las líneas de
transmisión óptica se realiza por medio de un divisor 4 localizado
entre ambos extremos, que permite la comunicación entre todos los
usuarios y el proveedor de acceso. De la central sale una única
fibra óptica o segmento de fibra óptica 3 que enlaza con el divisor
4, mientras que de éste salen múltiples fibras que conectan cada una
con el dispositivo correspondiente en las instalaciones del usuario
final. En cuanto a los canales utilizados, existen dos frecuencias,
una destinada a la comunicación de bajada y otra para la
comunicación de subida. La central es la encargada de gestionar las
rodajas de tiempo que concede a cada dispositivo de usuario 2, que
tan solo emitirá en aquéllas que les sean concedidas.
La comunicación realizada en una red de acceso
TDM-PON (según los estándares actuales) está
modulada en tres frecuencias que utilizan tecnología WDM para
coexistir en la línea, lo que permite el uso simultáneo de los tres
canales siguientes:
- \sqbullet
- Un canal de vídeo que transmite desde la central hasta los usuarios. Este canal es el que se ha utilizado como canal cuántico para la comunicación entre el primer y el segundo dispositivos de intercambio de información mediante canal cuántico referenciados como 7 y 8 respectivamente.
- \sqbullet
- Un canal de descarga (downstream) que va desde la central hacia los distintos dispositivos de usuario. Esta señal es dividida al pasar por el Splitter y enviada de forma simultánea a todos los extremos (usuarios) conectados.
- \sqbullet
- Un canal de subida (upstream) que va desde cada usuario hasta la central. La gestión de los distintos usuarios de este canal se realiza mediante modulación por división en el tiempo (TDM).
En este escenario, el efecto principal de
intermodulación que puede afectar al canal cuántico es la dispersión
Raman, ya que no hay canales convencionales suficientes para generar
interferencias por intermodulación.
Los componentes genéricos de la red de acceso
(TDMPON) son:
- \sqbullet
- Dispositivo centralizador 1, situado en la central del proveedor de servicios, centraliza todas las comunicaciones con los usuarios y se encarga de asignar las rodajas temporales a cada usuario.
- \sqbullet
- Dispositivo de usuario 2, situado en las instalaciones de cada usuario, es el encargado de gestionar las comunicaciones con la central del proveedor de servicios.
- \sqbullet
- Divisor 4 (Splitter). Es un divisor que conecta la línea compartida (proveniente de la central) con cada línea individual de usuario.
- \sqbullet
- Primer y segundo dispositivos de intercambio 7 y 8, Alice y Bob. Son los dispositivos que realizan el intercambio de información mediante el canal cuántico.
- \sqbullet
- Segmentos de fibra óptica 3.
Los componentes añadidos mediante la invención,
según la primera realización de la misma mostrada en la figura 1, y
para la integración de canales cuánticos en esa red de acceso
TDM-PON son:
- \sqbullet
- El bloque de gestión 5 que es el dispositivo que gestiona tanto los canales cuánticos como los clásicos y que constituye el elemento esencial de la invención.
- \sqbullet
- El dispositivo de unión 6 que es un elemento de unión de canales en la fibra con incorporación de filtro para el canal cuántico.
Por otra parte, en las redes de acceso
WDM-PON del estado de la técnica, tal como la
mostrada en la figura 6, se tienen tres elementos principales. Un
dispositivo en el lado del proveedor de servicios (dispositivo
centralizador 1), un dispositivo en el lado del cliente (dispositivo
de usuario 2), una fibra óptica entre ambos o segmento de fibra
óptica 3 y por último un tercer dispositivo distribuidor 9 situado
en la fibra entre la central y los usuarios.
El distribuidor 9 es el dispositivo que permite
multiplexar/demultiplexar todos los canales correspondientes y
dirigir cada uno a un cliente distinto. Así, por tanto, si el
distribuidor 9 tiene capacidad para n clientes, con una central,
puede dar servicio simultáneamente a n usuarios. El distribuidor 9,
además posee la propiedad de que una señal con longitud de onda
\lambdai y todas sus periódicas \lambdai-T
(acorde a un período T propio definido en su fabricación) son
demultiplexadas por el mismo canal del distribuidor 9.
Respecto a las señales emitidas en
WDM-PON existe una banda de emisión para los canales
de subida y otra para los de bajada. Los canales de subida son
emitidos desde los usuarios hasta la central del proveedor de
servicios, y los canales de bajada en sentido inverso.
Los componentes genéricos de la red de acceso
WDM-PON, según se muestra en la figura 6, son:
- \sqbullet
- Dispositivo centralizador 1 situado en la central del proveedor de servicios, que centraliza todas las comunicaciones con los usuarios y se encarga de asignar las rodajas temporales a cada usuario.
- \sqbullet
- Dispositivo de usuario 2, situado en las instalaciones de cada usuario, que es el encargado de gestionar las comunicaciones con la central del proveedor de servicios.
- \sqbullet
- Distribuidor 9 que conecta la línea compartida (proveniente de la central) con cada línea individual de usuario. La distribución la realiza en función de longitudes de onda, dividiendo la banda destinada a los usuarios entre todas las líneas de usuario, y asignando así una longitud de onda y todos sus períodos a cada línea.
- \sqbullet
- Primero y segundo dispositivos de intercambio 7 y 8 (Alice y Bob). Son los dispositivos que realizan el intercambio de información mediante el canal cuántico; y
- \sqbullet
- Segmentos de fibra óptica 3.
Los componentes que añade la invención, según la
segunda realización de la misma mostrada en la figura 2 para la
integración de canales cuánticos en esa red de acceso
WDM-PON son:
- \sqbullet
- Bloque de gestión 5 que es el dispositivo que gestiona tanto los canales cuánticos como los clásicos, siendo el elemento esencial de la invención.
- \sqbullet
- Dispositivo de unión 6 consistente en un elemento de unión de canales en la fibra que incorpora filtro para el canal cuántico.
En la figura 7 se puede ver una red
metropolitana con tres nodos según el estado actual de la técnica,
mostrando un encaminamiento que utiliza tecnología ROADM, donde tres
nodos intervienen en la comunicación y presentando los siguientes
componentes:
- \sqbullet
- Conmutador de encaminamiento 10 (switch), que se encarga de realizar el conmutado de una señal entrante. En función de su configuración podrá extraer la señal que llega al módulo (operación add-drop) o permitir que la misma atraviese el módulo o bloque correspondiente sin ser desviada (operación pass-through).
- \sqbullet
- Multiplexor de gestión 12 de canales de entrada y salida.
- \sqbullet
- Multiplexor WDM 11 que realiza un add-drop del canal cuántico con respecto al resto de canales.
- \sqbullet
- Dispositivo emisor y receptor 13 (transponders) de canales clásicos.
- \sqbullet
- Segmentos de fibra óptica 3. En la figura 3, correspondiente a la tercera realización de la invención, se muestra una configuración de una red metropolitana con dos nodos y transmisión de un canal cuántico, que emplea los componentes de la figura 7 del estado de la técnica descritos anteriormente. En la citada figura 3 se representan a modo de ejemplo dos nodos siguiendo la arquitectura de una red metropolitana basada en tecnología PON, de manera que a cada uno de los nodos se conectan los equipos de un sistema de transmisión de información cuántica, utilizados para intercambiar claves para cifrado, según este tercer ejemplo de realización de la invención. Dichos nodos están comunicados a través de una línea de fibra óptica 3. El núcleo de cada nodo se compone fundamentalmente de un switch y un add-drop que forman un sistema de encaminamiento ROADM. Así, mediante el add-drop se extrae en cada uno de los nodos uno o varios canales identificados por longitudes de onda preestablecidas. Cada uno de estos canales suele utilizarse para transmitir una señal en una u otra dirección. En el ejemplo de la mencionada figura 3, cada uno de los canales se utiliza con un propósito distinto. Así, uno de los canales se emplea de forma convencional, mientras que el otro se usará como canal cuántico para el intercambio de claves. Mediante el switching se realiza el direccionamiento de cada uno de los canales extraídos por el add-drop. El direccionamiento se realiza mediante la conmutación de dos posibilidades: el add-drop del canal, o el pass-through del mismo.
Los componentes conocidos que aparecen en esa
figura 3 son los referenciados como 3 y 10 a 13, según se explicaron
anteriormente para la figura 7; en tanto que los componentes
añadidos mediante la invención en esta figura 3 para la integración
de canales cuánticos consisten en un bloque de gestión 5 de los
canales cuánticos y clásicos a usar en el escenario de esta tercera
realización y en un filtro 14 para el canal cuántico.
En la figura 4, correspondiente al cuarto
ejemplo de realización de la invención se representa una red
metropolitana con tres nodos y transmisión de un canal cuántico. En
esta figura 4 se muestra un ejemplo de encaminamiento utilizando
tecnología ROADM, donde tres nodos intervienen en la comunicación,
de manera que dos de estos nodos coinciden con los extremos de un
sistema QKD, y la comunicación atraviesa un tercer nodo (intermedio)
que no interfiere en las intercambiadas por los nodos extremos.
Al igual que en la anterior figura 3, los
componentes conocidos que aparecen en la figura 4 son los
referenciados como 3 y 10 a 13 según se explicaron anteriormente
para la figura 7; en tanto que los componentes añadidos mediante la
invención en esta figura 4 para la integración de canales cuánticos
consisten en un bloque de gestión 5 de los canales cuánticos y
clásicos a usar en el escenario de esta cuarta realización y en un
filtro 14 para el canal cuántico.
Claims (14)
1. Sistema integración de canales con
información cuántica en redes de comunicaciones, aplicable en redes
ópticas pasivas (PON) que pueden dar soporte a canales clásicos de
telecomunicación y a canales cuánticos, pudiendo incluirse en los
canales cuánticos al menos un sistema de distribución cuántica de
claves (QKD) que genera claves criptográficas entre dos extremos
para comunicaciones secretas; donde la red PON incluye segmentos de
fibra óptica (3) y equipamiento convencional (1, 2, 4, 9 a 13) en
tanto que el sistema QKD dispone de un primer dispositivo de
intercambio de información mediante canal cuántico (7) y de un
segundo dispositivo de intercambio de información mediante canal
cuántico (8), caracterizado porque comprende al menos un
filtro (6, 14) para cada uno de los referidos dispositivos de
intercambio de información mediante canal cuántico (7, 8) y al menos
un bloque de gestión de canales clásicos y cuánticos (5) en el
conjunto del referido sistema de integración; siendo este bloque de
gestión (5) un dispositivo de reducción de ruido en canales
cuánticos que presenta al menos funciones de:
- \sqbullet
- atenuación de la potencia de inserción de los canales clásicos en la red PON;
- \sqbullet
- polarizaciones distintas en los diversos canales clásicos y cuánticos; y
- \sqbullet
- selección de los canales cuánticos para permitir su ubicación en los canales de menor longitud de onda posible para minimizar el ruido debido a la dispersión Ramán, evitándose así efectos de interferencia sobre los canales cuánticos.
2. Sistema de integración de canales con
información cuántica en redes de comunicaciones, según la
reivindicación 1, caracterizado porque dicho filtro (6, 14)
es un filtro paso-banda para minimizar el ruido.
3. Sistema de integración de canales con
información cuántica en redes de comunicaciones, según la
reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque dicho filtro
consiste bien en un dispositivo (6) que además del filtro del canal
cuántico incluye medios de unión de canales en los segmentos de
fibra óptica (3) ó bien en un solo filtro (14) que se intercala en
el canal cuántico.
4. Sistema de integración de canales con
información cuántica en redes de comunicaciones, según una
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
porque el bloque de gestión (5) presenta además de las referidas
funciones la función de desconexión temporal de determinados canales
clásicos que tengan prioridad baja.
5. Sistema de integración de canales con
información cuántica en redes de comunicaciones, según una
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
porque en aplicaciones donde la red PON es una red de acceso
WDM-PON (con multiplexación en frecuencia) el bloque
de gestión (5) emplea bandas de frecuencia distintas a las
comerciales para la multiplexación de canales cuánticos con canales
convencionales; utilizando rangos de frecuencia específicos con
menos ruido para los canales cuánticos mediante aprovechamiento de
la característica óptica del AWG (Arrayed Waveguide Grating) por la
que en cada canal pasan la señal asignada a ese canal y sus
periódicas.
6. Sistema de integración de canales con
información cuántica en redes de comunicaciones, según la
reivindicación 5, caracterizado porque en dicha
multiplexación el bloque de gestión (5) introduce los canales
cuánticos en un período distinto al de la banda de BLS (luz de banda
ancha) y distinto al de la banda de bajada (banda desplazada
respecto de la BLS que se emplea en señales de transmisión para un
sentido de bajada en la comunicación).
7. Sistema de integración de canales con
información cuántica en redes de comunicaciones, según la
reivindicación 6, caracterizado porque en todo el rango de
frecuencias del referido período distinto se utiliza la emisión de
la señal cuántica; bien empleando tantos canales cuánticos como
clientes que a frecuencia fija cubran ese rango, o bien con uno o
varios canales cuánticos sintonizables en frecuencia y cuya
sintonización sea configurable.
8. Sistema de integración de canales con
información cuántica en redes de comunicaciones, según la
reivindicación 6 ó 7, caracterizado porque dicho período
distinto es un período justo anterior al período de la referida
banda de BLS.
9. Sistema de integración de canales con
información cuántica en redes de comunicaciones, según una
cualquiera de las reivindicaciones 5 a 8, caracterizado
porque el aludido equipamiento convencional incluye al menos un
dispositivo centralizador de comunicaciones (1), varios dispositivos
de usuario para gestión de comunicaciones (2) y un distribuidor de
línea compartida mediante asignaciones de longitud de onda (9).
10. Sistema de integración de canales con
información cuántica en redes de comunicaciones, según una
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado
porque en aplicaciones donde la red PON es una red de acceso
TDM-PON (con multiplexación de tiempo) el bloque de
gestión (5) presenta medios electrónicos de control con la función
de que los dispositivos de intercambio de información cuántica (7,
8) hagan uso exclusivo de rodajas temporales para sus intercambios,
actuando como un canal clásico multiplexado en tiempo.
11. Sistema de integración de canales con
información cuántica en redes de comunicaciones, según la
reivindicación 10, caracterizado porque se emplea como canal
cuántico un canal de 1550 nm, u otro que se encuentre en una ventana
de máxima transparencia de la fibra óptica o de mínima disrupción
por ruido generado por canales clásicos.
12. Sistema de integración de canales con
información cuántica en redes de comunicaciones, según la
reivindicación 10 u 11, caracterizado porque el aludido
equipamiento convencional incluye al menos un dispositivo
centralizador de comunicaciones (1), varios dispositivos de usuario
para gestión de comunicaciones (2) y un divisor de línea compartida
(Splitter) (4).
13. Sistema de integración de canales con
información cuántica en redes de comunicaciones, según una
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado
porque en aplicaciones donde la red PON es una red metropolitana con
varios nodos, el aludido equipamiento convencional incluye al menos
conmutadores de encaminamiento (switchs) (10), multiplexores WDM
(11), multiplexores de gestión de canales (12) y dispositivos
emisores y receptores de canales clásicos (transponders) (13).
14. Sistema de integración de canales con
información cuántica en redes de comunicaciones, según una
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
porque la atenuación de la potencia de inserción de los canales
clásicos llevada a cabo por el bloque de gestión (5) se aplica en
cada caso con el criterio de igualar la distancia entre los extremos
del sistema cuántico con la distancia máxima a la que pueden
conectarse los equipos del sistema, con esa atenuación de potencia,
en la red PON.
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