多波段复用QKD最佳波段选择方法、系统、装置及存储介质与流程

多波段复用qkd最佳波段选择方法、系统、装置及存储介质
技术领域
1.本发明涉及一种多波段复用qkd最佳波段选择方法、系统、装置及存储介质，属于量子保密通信技术领域。


背景技术：

2.目前，量子信号与经典信号共纤传输的可行性已经得到了初步验证，前期的研究已经表明合理的信道规划对于降低量子信号受到的噪声干扰，保证量子密钥分发(quantum key distribution，qkd)系统的正常工作有着至关重要的作用。而在短期之内，qkd有望与现有的实际光通信网络融合，在该场景下，信道上的噪声会随着经典业务到达和离去动态变化，为了保证量子信道始终受到较低的噪声干扰，需要对量子信道的分配进行调整。
3.现有的基于密集波分复用(dense wavelength division multiplexing,dwdm)的qkd网络中仍然采取固定波段的信道分配(fixed-bandchannel allocation,fbca)方式，即将量子信号与经典信号分别放置于两个独立的波段。通常，为了降低拉曼散射中斯托克斯分量的影响，将量子信道固定在低波长处。显然，这种固定的信道分配方式无法在动态的经典业务环境下保证量子信道的质量，为了解决这种问题，本发明提出了一种多波段复用qkd最佳波段选择方法、系统、装置及存储介质。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种多波段复用qkd最佳波段选择方法、系统、装置及存储介质，能够有效降低不同频段间经典光对量子光的干扰，提高信道传输的秘钥率。
5.为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：
6.第一方面，本发明提供了一种多波段复用qkd最佳波段选择方法，包括：
7.获取所有信道数量、根据所有信道分配的经典信道数量和量子信道数量；
8.根据经典信道数量从所有信道中选取经典信道组合，并根据量子信道数量从选取经典信道组合后的所有信道中选取量子信道组合；
9.根据所有经典信道组合和与其对应的每个量子信道组合生成经典-量子信道组合；
10.获取每个经典-量子信道组合中的每个经典信道和量子信道的拉曼噪声；
11.选取拉曼噪声均小于预设的串扰光子数的临界值且拉曼噪声之和最小的经典-量子信道组合；
12.根据选取的经典-量子信道组合获取经典通道组合和量子通道组合，并根据获取的经典通道组合和量子通道组合确定每个经典通道和量子通道的波长；
13.根据每个经典通道和量子通道的波长所处的波段确定波段选择。
14.可选的，所述经典信道数量和量子信道数量之和小于等于所有信道数量。
15.可选的，所述拉曼噪声的获取包括：通过经典-量子信道组合对应的经典信道和量
子信道构建dwdm系统，根据dwdm系统求取拉曼噪声。
16.第二方面，本发明提供了一种多波段复用qkd最佳波段选择系统，所述系统包括：
17.信道数量获取模块，用于获取所有信道数量、根据所有信道分配的经典信道数量和量子信道数量；
18.一次信道组合模块，用于根据经典信道数量从所有信道中选取经典信道组合，并根据量子信道数量从选取经典信道组合后的所有信道中选取量子信道组合；
19.二次信道组合模块，根据所有经典信道组合和与其对应的每个量子信道组合生成经典-量子信道组合；
20.拉曼噪声获取模块，用于获取每个经典-量子信道组合中的每个经典信道和量子信道的拉曼噪声；
21.信道组合选取模块，用于选取拉曼噪声均小于预设的串扰光子数的临界值且拉曼噪声之和最小的经典-量子信道组合；
22.信道波长确定模块，用于根据选取的经典-量子信道组合获取经典通道组合和量子通道组合，并根据获取的经典通道组合和量子通道组合确定每个经典通道和量子通道的波长；
23.波段选择模块，用于根据每个经典通道和量子通道的波长所处的波段确定波段选择。
24.第三方面，本发明提供了一种多波段复用qkd最佳波段选择装置，包括处理器及存储介质；
25.所述存储介质用于存储指令；
26.所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行根据上述任一项所述方法的步骤。
27.第四方面，本发明提供了计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现上述任一项所述方法的步骤。
28.与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：
29.本发明提供的一种多波段复用qkd最佳波段选择方法、系统、装置及存储介质，基于所有信道数量、根据所有信道分配的经典信道数量和量子信道数量，计算得到最佳波段选择，从而降低不同频段间经典光对量子光的干扰，提高信道传输的密钥。
附图说明
30.图1是本发明实施提供的一种多波段复用qkd最佳波段选择方法的流程图。
具体实施方式
31.下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
32.实施例一：
33.本发明实施例提供了一种多波段复用qkd最佳波段选择方法，包括以下步骤：
34.1、获取所有信道数量、根据所有信道分配的经典信道数量和量子信道数量；经典信道数量和量子信道数量之和小于等于所有信道数量。
35.2、根据经典信道数量从所有信道中选取经典信道组合，并根据量子信道数量从选
取经典信道组合后的所有信道中选取量子信道组合。
36.3、根据所有经典信道组合和与其对应的每个量子信道组合生成经典-量子信道组合。
37.4、获取每个经典-量子信道组合中的每个经典信道和量子信道的拉曼噪声；拉曼噪声的获取包括：通过经典-量子信道组合对应的经典信道和量子信道构建dwdm系统，根据dwdm系统求取拉曼噪声。
38.5、选取拉曼噪声均小于预设的串扰光子数的临界值且拉曼噪声之和最小的经典-量子信道组合。
39.6、根据选取的经典-量子信道组合获取经典通道组合和量子通道组合，并根据获取的经典通道组合和量子通道组合确定每个经典通道和量子通道的波长。
40.7、根据每个经典通道和量子通道的波长所处的波段确定波段选择。
41.示例：
42.所有信道数量为5、经典信道数量为3、量子信道数量为1、串扰光子数的临界值为p；
43.5个信道假设为
①②③④⑤
，经典信道数量为3的经典信道组合为：
44.①②③①②④①②⑤①③④①③⑤①④⑤②③④②③⑤②④⑤③④⑤
45.以第一个经典信道组合
①②③
为例，其对应的量子信道组合为
④
或
⑤
，则可以生成经典-量子信道组合
①②③④
和
①②③⑤
；
46.根据每个经典信道组合，可以得到与其对应的每个量子信道组合生成经典-量子信道组合；
47.计算每个经典-量子信道组合的拉曼噪声，以经典-量子信道组合
①②③④
为例，获取经典信道
①②③
和量子信道
④
的拉曼噪声；
48.假设经典信道
①②③
和量子信道
④
的拉曼噪声均小于预设的串扰光子数的临界值p且拉曼噪声之和为所有经典-量子信道组合中最小，则经典-量子信道组合
①②③④
为选取结果；
49.确定经典信道
①②③
和量子信道
④
的波长，从而确定其所处的波段。
50.实施例二：
51.本发明实施例提供了一种多波段复用qkd最佳波段选择系统，其系统包括：
52.信道数量获取模块，用于获取所有信道数量、根据所有信道分配的经典信道数量和量子信道数量；
53.一次信道组合模块，用于根据经典信道数量从所有信道中选取经典信道组合，并根据量子信道数量从选取经典信道组合后的所有信道中选取量子信道组合；
54.二次信道组合模块，根据所有经典信道组合和与其对应的每个量子信道组合生成经典-量子信道组合；
55.拉曼噪声获取模块，用于获取每个经典-量子信道组合中的每个经典信道和量子信道的拉曼噪声；
56.信道组合选取模块，用于选取拉曼噪声均小于预设的串扰光子数的临界值且拉曼噪声之和最小的经典-量子信道组合；
57.信道波长确定模块，用于根据选取的经典-量子信道组合获取经典通道组合和量子通道组合，并根据获取的经典通道组合和量子通道组合确定每个经典通道和量子通道的波长；
58.波段选择模块，用于根据每个经典通道和量子通道的波长所处的波段确定波段选择。
59.实施例三：
60.本发明实施例提供了一种多波段复用qkd最佳波段选择装置，包括处理器及存储介质；
61.存储介质用于存储指令；
62.处理器用于根据指令进行操作以执行根据实施例一所述方法的步骤。
63.实施例四：
64.本发明实施例提供了计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现实施例一所述方法的步骤。
65.本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
66.本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
67.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
68.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
69.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。