一种支持量子通信的光接入无源网络

摘要

一种支持量子通信的光接入无源网络方案，该网络能够支持符合ITU-T G.984规范的GPON或者IEEE802.3规范的EPON双向数据通信和上行方向的量子密钥分配QKD。网络中采用改进的光网络单元在原来GPON或者EPON的基础上添加了QKD发射器和交替时分多址接入控制模块；采用改进的光线路终端在原来GPON或者EPON的基础上添加了QKD接收器和时钟提取模块；采用改进的无源分光器包括两个1：N分光器和N个布拉格光栅（N为光网络单元数量）。网络整体上极大地避免了强光信号对量子信号的干扰，使得QKD能够和GPON或者EPON并存。本发明可以彻底改善一般光接入网络的潜在安全漏洞，并为量子通信技术向光纤到户（楼）FTTx接入网络的普及提供了可行方案。

主权项

一种支持量子通信的光接入无源网络，其特征在于：所述支持量子通信QKD的光接入无源网络包括N个改进的光网络单元ONU、1个改进的光线路终端OLT和1个改进的光分支器OBD，网络采用星型拓扑；改进的光网络单元具有1个光接口（混合接口）连接至OBD，其内部包括符合ITU‑T G.984规范的千兆无源光网络GPON或者IEEE802.3规范的以太无源光网络EPON下行接收器、上行发射器，量子密钥分配发射器，波分复用器以及交替TDMA控制模块；交替TDMA控制模块控制QKD发射器产生适时量子信号和上行发射器的上行信号经波分复用后再和下行信号波分复用至ONU光接口；改进的光线路终端具有强光接口和量子接口连接至OBD，其内部包括符合ITU‑T G.984规范的千兆无源光网络GPON或者IEEE802.3规范的以太无源光网络EPON下行发射器、上行接收器，量子密钥分配接收器，波分复用器，以及QKD时钟提取模块；上下行信号采用波分复用方式传输至强光接口，而量子接口的量子信号经过窄带光滤波后进入QKD接收器，QKD时钟提取模块从上行信号中提取同步时钟用于量子单光子探测器的探测控制；所述的下行接收器、上行发射器、量子密钥分配发射器、下行发射器、上行接收器、量子密钥分配接收器均由光模块和电路组成；改进的分光器具有强光接口和量子接口连接至OLT和N个光接口（混合接口）连接至ONU，其内部结构由2个分支比为1：N的普通分光器和N个光纤布拉格光栅FBG相连构成，其中N为光网络单元的个数；其中1个分光器的合光端口连接至OBD的强光接口，N个分支端口分别与N个光纤布拉格光栅的普通端口相连；另外1个分光器的合光端口连接至OBD的量子接口，N个分支端口分别与N个光纤布拉格光栅的过滤端口相连，光栅过滤波长为量子波长；N个光纤布拉格光栅的另一个普通端口连接至OBD的N个混合接口；光网络单元中交替TDMA控制模块，每两路光网络单元实行静态绑定，绑定了A和B；A中的交替TDMA控制模块读取GPON下行帧PCBd块的US BW信息或者EPON下行GATE帧的GRANT信息计算出B的授权上行开始时隙和结束时隙，当B在发送上行数据时，A控制模块控制QKD发射器发送量子信号，同样，当A在发送上行数据时，B控制模块控制QKD发射器发送量子信号。