RU2071179C1 - Method for transmission and receiving information through multiple-mode fiber-optical waveguide - Google Patents
Method for transmission and receiving information through multiple-mode fiber-optical waveguide Download PDFInfo
- Publication number
- RU2071179C1 RU2071179C1 RU92003532A RU92003532A RU2071179C1 RU 2071179 C1 RU2071179 C1 RU 2071179C1 RU 92003532 A RU92003532 A RU 92003532A RU 92003532 A RU92003532 A RU 92003532A RU 2071179 C1 RU2071179 C1 RU 2071179C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- radiation
- manipulated
- information
- transmission
- optical waveguide
- Prior art date
Links
Landscapes
- Optical Communication System (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области волоконно-оптической связи и может использоваться для скрытой передачи информации по многомодовому волоконному световоду (МВС). The invention relates to the field of fiber optic communication and can be used for covert information transmission over a multimode fiber waveguide (MVS).
Известны способы передачи цифровой информации по МВС [1] заключающиеся в том, что на передающей стороне один из параметров оптического поля (амплитуда, частота, фаза или интенсивность) манипулируется в соответствии с передаваемой информацией, манипулированное оптическое излучение вводят в МВС, а на приемной стороне осуществляют детектирование оптического излучения и выделение информационного сигнала. Known methods for transmitting digital information via the MIF [1] are that on the transmitting side one of the parameters of the optical field (amplitude, frequency, phase or intensity) is manipulated in accordance with the transmitted information, the manipulated optical radiation is introduced into the MIF, and on the receiving side detect optical radiation and extract the information signal.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ передачи цифровой информации по МВС путем манипуляции интенсивности, заключающийся в том, что для повышения скрытности передачи информации манипулируется только 1% интенсивности оптического излучения. При этом, происходит повышение скрытности по отношению к разведприемнику, представляющему собой одиночный фотодетектор [2]
Недостатком данного способа является низкая скрытность передачи информации по отношению к разведприемнику, идентичному приемнику, применяемому на выходном торце МВС.Closest to the technical nature of the present invention is a method of transmitting digital information via the MIF by manipulating the intensity, which consists in the fact that to increase the secrecy of the transmission of information is manipulated only 1% of the intensity of optical radiation. At the same time, there is an increase in stealth with respect to the reconnaissance receiver, which is a single photodetector [2]
The disadvantage of this method is the low secrecy of the transmission of information in relation to the reconnaissance receiver, identical to the receiver used at the output end of the MVS.
В настоящее время разработаны разнообразные способы вывода излучения из МВС через боковую поверхность [3, 4, 5] Данные способы позволяют осуществить несанкционированный вывод 3 7% общей энергии излучения. При этом на вход разведприемника может быть подано оптическое излучение, мощность которого сравнима по величине с мощностью излучения, подаваемого на вход оптического приемника волоконно-оптической системы передачи (ВОСП). В этом случае, если в качестве разведприемника использовать приемник, идентичный применяемому в ВОСП, их помехоустойчивости будут приблизительно равны. Скрытность передачи информации при этом определяется помехоустойчивостью, которая в свою очередь сравнима с помехоустойчивостью приемника ВОСП. При высокой помехоустойчивости ВОСП ее скрытность по отношению такому разведприемнику низка. Причина этого заключается в том, что в месте подключения разведприемника условия приема потенциально лучше, чем на выходном торце МВС из-за того, что расстояние от входного торца МВС до места подключения разведприемника меньше чем длина МВС. At present, various methods have been developed for removing radiation from the MIF through the side surface [3, 4, 5]. These methods allow unauthorized output of 3–7% of the total radiation energy. In this case, optical radiation can be supplied to the input of the reconnaissance receiver, the power of which is comparable in magnitude with the power of the radiation supplied to the input of the optical receiver of the fiber optic transmission system (FOTS). In this case, if a receiver identical to that used in the FOTS is used as a reconnaissance receiver, their noise immunity will be approximately equal. The secrecy of the transmission of information in this case is determined by noise immunity, which in turn is comparable to the noise immunity of the VOSP receiver. Given the high noise immunity of the VOSP, its secrecy with respect to such a reconnaissance receiver is low. The reason for this is that, at the point of reconnaissance connection, the reception conditions are potentially better than at the output end of the MVS due to the fact that the distance from the input end of the MVS to the connection point of the reconnaissance receiver is less than the length of the MVS.
Целью данного изобретения является повышение скрытности передачи информации по многомодовому волоконному световоду. The aim of this invention is to increase the secrecy of the transmission of information through a multimode fiber.
Поставленная цель достигается тем, что манипулируется ширина спектральной линии излучения, а на приемной стороне осуществляется оптимальное различие спекл-структур на выходном торце МВС по их контрасту с помощью матрицы фотодетекторов. На передающей стороне путем манипуляции ширины спектральной линии излучения при двоичной передаче попеременно генерируются два равноэнергетических оптических сигнала одинаковой частоты с различным временем когерентности. В МВС оба сигнала образуют спекл-структуры на определенном расстоянии от его входного торца. Далее по мере распространения вдоль МВС спекл-структура, образованная излучением с меньшим временем когерентности (с более широкой спектральной линией), начинает разрушаться, что проявляется в уменьшении ее контраста. При этом спекл-структура, образованная излучением с большим временем конкретности сохраняет свой контраст. При полном исчезновении контраста спекл-структуры, образованной излучением с меньшим временем когерентности и сохранении высококонтрастной спекл-структуры, образованной излучением с большим временем когерентности, достигается наилучшая различимость данных сигналов. Именно в этом месте необходимо устанавливать приемный модуль волоконно-оптической системы передачи информации. При этом разведприемник, подключенный на меньшем расстоянии от оптического передатчика, будет обладать низкой помехоустойчивостью из-за слабой различимости спекл-структур с приблизительно равными контрастами. This goal is achieved by the fact that the width of the spectral line of the radiation is manipulated, and on the receiving side, the speckle structures at the output end of the MVS are optimally differentiated by their contrast using the photodetector array. On the transmitting side, by manipulating the width of the spectral line of the radiation in binary transmission, two equally-energetic optical signals of the same frequency with different coherence times are alternately generated. In MVS, both signals form speckle structures at a certain distance from its input end. Further, as it propagates along the MSS, the speckle structure formed by radiation with a shorter coherence time (with a wider spectral line) begins to collapse, which manifests itself in a decrease in its contrast. In this case, the speckle structure formed by radiation with a long time of specificity retains its contrast. With the complete disappearance of the contrast of the speckle structure formed by radiation with a shorter coherence time and the preservation of a high-contrast speckle structure formed by radiation with a long coherence time, the best distinguishability of these signals is achieved. It is in this place that it is necessary to install the receiving module of the fiber optic information transmission system. At the same time, a reconnaissance receiver connected at a shorter distance from the optical transmitter will have low noise immunity due to the poor distinguishability of speckle structures with approximately equal contrasts.
Данное изобретение соответствует требованию промышленной применимости, так как источники с регулируемой шириной спектра излучения применяются для оценки дисперсии в МВС [6] Получено выражение для контраста спекл-структуры:
где σ дисперсия МВС,
tк время когерентности источника.This invention meets the requirement of industrial applicability, since sources with an adjustable width of the radiation spectrum are used to estimate dispersion in the MVS [6]. An expression is obtained for the speckle structure contrast:
where σ is the dispersion of the MVS,
t to the source coherence time.
Для МВС определяющее значение имеет межмодовая дисперсия, которая для градиентного МВС равна [7]
где no показатель преломления сердцевины МВС;
n1 показатель преломления оболочки МВС; С скорость света в вакууме; L длина МВС.For MVS, intermode dispersion is of decisive importance, which for a gradient MVS is equal to [7]
where n o the refractive index of the core MVS;
n 1 the refractive index of the shell MVS; With the speed of light in a vacuum; L is the length of the MVS.
Время когерентности при прямоугольной огибающей сигнала следующим образом зависит от ширины спектральной линии излучения Δλ:
где l длина волны излучения. Подставляя выражение (2) для градиентного МВС и (3) в формулу (1) получим
(4)
Рассмотрим МВС с no 1,46, n1 1,45, входной торец которого облучается излучением с длиной волны 1,55 мкм. Пусть при передаче информационного символа "1" это излучение имеет ширину спектральной линии Δλ1= 10-4 нм, а при передаче символа "О" Δλ0= 2•10-3нм.. Пусть длина связи составляет 10 км. На таком расстоянии контраст спекл-структуры при передаче "1" равен 0,85, а при передаче "О" 0,014. В этом случае наблюдается большое различие в контрастах спекл-структур. Пусть разведприемник подключается на расстоянии 5 км от оптического передатчика. На его входе будут наблюдаться слаборазличимые спекл-структуры, контрасты которых равны 0,999 и 0,8547. Кроме того, применение для различения данных сигналов невозможно, так как разница их времени когерентности (ширин спектральных линий) меньше точности измерения, обеспечиваемой данными методами [8]
На приемной стороне осуществляется оптимальное различение спекл-структур на выходном торце МВС по их контрасту с помощью матрицы фотодетекторов. Отношение правдоподобия для данных сигналов имеет вид:
где α количество пространственных степеней свободы (спеклов);
bl количество временных степеней свободы при передаче информационных символов l(0,I);
K количество фотодетекторов в матрице;
ni количество фотоэлектронов, зафиксированных 1-м фотодетектором матрицы;
(a)b символ Похгаммера.The coherence time with a rectangular envelope of the signal as follows depends on the width of the spectral line of radiation Δλ:
where l is the radiation wavelength. Substituting expression (2) for the gradient MBC and (3) in the formula (1) we obtain
(4)
Consider a MVS with n o 1.46, n 1 1.45, the input end of which is irradiated with radiation with a wavelength of 1.55 μm. Suppose that when transmitting the information symbol "1" this radiation has a spectral line width Δλ 1 = 10 -4 nm, and when transmitting the symbol "O" Δλ 0 = 2 • 10 -3 nm .. Let the communication length be 10 km. At such a distance, the speckle structure contrast for transmission “1” is 0.85, and for transmission “O” 0.014. In this case, there is a large difference in the contrasts of speckle structures. Let the reconnaissance receiver connect at a distance of 5 km from the optical transmitter. At its entrance, subtle speckle structures with contrasts of 0.999 and 0.8547 will be observed. In addition, it is impossible to distinguish between these signals, since the difference in their coherence time (spectral line widths) is less than the measurement accuracy provided by these methods [8]
On the receiving side, the speckle structures at the output end of the MVS are optimally distinguished by their contrast using the photodetector array. The likelihood ratio for these signals is:
where α is the number of spatial degrees of freedom (speckles);
b l the number of temporary degrees of freedom in the transmission of information symbols l (0, I);
K is the number of photodetectors in the matrix;
n i is the number of photoelectrons recorded by the 1st photodetector of the matrix;
(a) b is the Pohhammer symbol.
Для реализации оптимального приема измеряется ток на выходе каждого фотодетектора, вычисляется соответствующее ему количество фотоэлектронов, ni, i 1, К, с помощью которого вычисляется отношение правдоподобия согласно формуле (5). Затем полученное отношение правдоподобия сравнивается с пороговым значением, которое при равенстве априорных вероятностей информационных символов и одинаковом ущербе от ошибок приема различных символов равно 1. При Λ > 1 принимается решение в пользу информационного символа "Т", в противном случае принимается решение о приеме информационного символа "О".To achieve optimal reception, the current at the output of each photodetector is measured, the corresponding number of photoelectrons, n i , i 1, K, is calculated, with the help of which the likelihood ratio is calculated according to formula (5). Then, the obtained likelihood ratio is compared with a threshold value, which, if the a priori probabilities of information symbols are equal and the damage from receiving different symbols is the same, is equal to 1. For Λ> 1, a decision is made in favor of the information symbol "T", otherwise, a decision is made to accept the information symbol "ABOUT".
На чертеже представлена структурная схема волоконно-оптической системы передачи информации, реализующей данный способ. Система содержит источник 1 двоичной информационной последовательности, манипулятор 2, источник 3 с регулируемой шириной спектральной линии, МВС 4, матрицу фотодетекторов 5. Блок 6 вычисления отношения правдоподобия, пороговый блок 7, получатель 8 двоичной информационной последовательности. Источник 1 генерируют последовательность информационных сигналов, которая подается на вход манипулятора 2, который осуществляет управление источника 3, манипулируя его в соответствии с передаваемым сообщением. Манипулированное сообщение подается на вход МВС 4, с выхода которого на матрицу фотодетекторов 5. Каждый выход матрицы фотодетекторов 5 подключен к соответствующему входу блока 6. Каждый фотодетектор матрицы 5 регистрирует определенную величину интенсивности падающего на него излучения. На выходе каждого фотодетектора наблюдается ток, пропорциональный количеству фотодетекторов. Блок 6 функционирует согласно выражению (5) и на своем выходе генерирует напряжение, величина которого равна вычисленному отношению правдоподобия. Данное напряжение подается на вход порогового блока 7, который осуществляет сравнение с пороговым значением отношения правдоподобия. При повышении порога генерируется информационный символ "I", в противном случае информационный символ "О". Полученный сигнал подается на вход получателя 8 двоичной информации. The drawing shows a structural diagram of a fiber optic information transmission system that implements this method. The system contains a source of binary information sequence 1, a manipulator 2, source 3 with an adjustable spectral line width, MVS 4, a photodetector matrix 5. Block 6 calculates the likelihood ratio, threshold block 7, receiver 8 of the binary information sequence. Source 1 generate a sequence of information signals, which is fed to the input of the manipulator 2, which controls the source 3, manipulating it in accordance with the transmitted message. The manipulated message is fed to the input of the MVS 4, from the output of which to the photodetector array 5. Each output of the photodetector array 5 is connected to the corresponding input of the unit 6. Each photodetector of the matrix 5 registers a certain amount of radiation incident on it. At the output of each photodetector, a current is proportional to the number of photodetectors. Block 6 operates according to expression (5) and generates a voltage at its output, the value of which is equal to the calculated likelihood ratio. This voltage is applied to the input of the threshold block 7, which compares with the threshold value of the likelihood ratio. When the threshold is increased, the information symbol "I" is generated, otherwise the information symbol "O". The received signal is fed to the input of the recipient 8 binary information.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU92003532A RU2071179C1 (en) | 1992-11-03 | 1992-11-03 | Method for transmission and receiving information through multiple-mode fiber-optical waveguide |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU92003532A RU2071179C1 (en) | 1992-11-03 | 1992-11-03 | Method for transmission and receiving information through multiple-mode fiber-optical waveguide |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU92003532A RU92003532A (en) | 1995-04-20 |
RU2071179C1 true RU2071179C1 (en) | 1996-12-27 |
Family
ID=20131383
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU92003532A RU2071179C1 (en) | 1992-11-03 | 1992-11-03 | Method for transmission and receiving information through multiple-mode fiber-optical waveguide |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2071179C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
MD298Z (en) * | 2010-03-03 | 2011-07-31 | Институт Прикладной Физики Академии Наук Молдовы | Fiber-optic intrusion alarm system |
-
1992
- 1992-11-03 RU RU92003532A patent/RU2071179C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Гауэр Дж. Оптические системы связи.- М.: Радио и связь, 1989, с.390 - 392. Галкин С.Л. и др. Оценка дисперсии в многомодовых волоконных световодах с помощью источника с регулируемой шириной спектра излучения. ЖТФ. Т.59, вып.7, 1989, с.157 - 159. Erkander R. Ortical Fibre Security System LAT/Ericsson rewiev 1, 1987, p.35 - 41. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
MD298Z (en) * | 2010-03-03 | 2011-07-31 | Институт Прикладной Физики Академии Наук Молдовы | Fiber-optic intrusion alarm system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20190226908A1 (en) | Distributed acoustic sensing system based on space-division multiplexing with multi-core fiber | |
CN105634588B (en) | Coherent optical time domain reflectometer based on phase conjugation Shuangzi ripple | |
EP0562514B1 (en) | Optical receiver of direct detection type | |
ES2089595T3 (en) | DIGITAL OPTICAL TRANSMISSION SYSTEM WITH A WAVE GUIDE WITH DISPERSION AT WORK WAVE LENGTH. | |
JPH0993191A (en) | Phototransmission method, information transmission method and optical transmitting device | |
CN101634571B (en) | Optical pulse raster distributed fiber sensing device | |
EP0436343B1 (en) | Apparatus for providing depolarized light | |
JPH0833564B2 (en) | Optical homodyne detection method and apparatus | |
CN114839644A (en) | Laser radar system | |
RU2071179C1 (en) | Method for transmission and receiving information through multiple-mode fiber-optical waveguide | |
EP0365496A1 (en) | A laser arrangement in an optical communication system | |
US4859015A (en) | Optical receiver having optical gain medium and mode selector | |
Phillips et al. | Performance evaluation of optically pre-amplified PPM systems | |
CN216899218U (en) | Ultra-long distance distributed type sound wave sensing system | |
CN210464657U (en) | Vibration sensing system based on distributed optical fiber acoustic wave sensing system | |
CN111912543A (en) | Distributed optical fiber temperature sensing system | |
CN216286639U (en) | Device for generating physical random number | |
CN115420270B (en) | High-precision optical fiber gyroscope based on cyclic frequency shift wide spectrum light source | |
CN212721728U (en) | Orthogonal frequency division multiplexing-based high-frequency response optical fiber hydrophone array detection system | |
US20210318182A1 (en) | Distributed fiber optic sensing of temperature using a polarization scrambler | |
RU2110894C1 (en) | Method for protection of information against unauthorized access in fiber-optical communication lines | |
CN113918121A (en) | Method and device for generating physical random number | |
Xu et al. | Research on Bandwidth suppression based on dual-channel time-sharing detection | |
Tang et al. | Multi-dimensional vibration sensing and simultaneous self-homodyne optical transmission of single wavelength net 5.36 Tb/s signal using telecom 7-core fiber | |
RU2029429C1 (en) | Displacement-to-code converter |