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产品拆解03:量子通信

时间-相位编码QKD产品是面向特殊信道环境应用推出的量子密钥分发产品。本系列产品基于诱骗态BB84协议,采用时间-相位编码,可在普通及特殊信道(电力架空光缆、桥梁架空光缆、轨道地埋光缆等)进行远距离量子密钥分发、或者近距离小衰减下的高速的量子密钥分发,为量子保密通信网络提供不可窃听、不可破译的量子密钥。
该产品定位于城际范围的量子密钥分发,是一款19英寸4U高度的标准机架式安装产品,适用于数据通信机房环境。本系列产品包括单发型(A型)和单收型(B型)两种型号。A型设备和B型设备配对使用,组建安全的量子密钥分发链路。
关键特性
协议类型:基于时间相位编码的诱骗态BB84量子密钥分发协议
高成码率:成码率在行业同类产品中处于优秀水平
远距离成码:支持百公里以上的量子密钥生成
量子安全性:抗光子数分离、强光致盲、双计数、木马光、种子光等攻击
平台高可靠:电信级机箱平台,双电源等冗余设计
设备易维护:刀片式电子学板卡,远程实时异常监控
产品易扩展:兼容第三方的板卡接入,支持产品多样化配置
支持特殊信道环境:面向特殊信道环境密钥分发,抗量子信道偏振扰动
密钥随机性:符合GM/T 0005-2012 随机性检测规范
产品分类
按照单台设备具体功能分为两种类型:单工发A型、单工收B型。
典型应用
可针对性地应用于存在偏振扰动的特殊信道环境下(如电力架空光缆、桥梁架空光缆、轨道地埋光缆等)的量子密钥分发,也可以用于普通信道环境下量子密钥分发。
1、成码率:QKD的成码率是单位时间内通信双方可以获得的有效共享密钥总位数。成码率是密钥分发的重要技术指标,它反映了密钥分发的效率,因而决定了密钥分发技术的实用性和性价比。极低的成码率”、“不能兼容互联网”和“极不安全的可信中继站”是三座大山,它们是量子密钥分发技术(QKD)工程实用化难以逾越的障碍。过不了“QKD成码率低下”这道坎,量子通信就不可能有工程化的光明前景。
2、光缆:是为了满足光学、机械或环境的性能规范而制造的,它是利用置于包覆护套中的一根或多根光纤作为传输媒质并可以单独或成组使用的通信线缆组件。光缆主要是由光导纤维(细如头发的玻璃丝)和塑料保护套管及塑料外皮构成,光缆内没有金、银、铜铝等金属,一般无回收价值。光缆是一定数量的光纤按照一定方式组成缆芯,外包有护套,有的还包覆外护层,用以实现光信号传输的一种通信线路。即:由光纤(光传输载体)经过一定的工艺而形成的线缆。光缆的基本结构一般是由缆芯、加强钢丝、填充物和护套等几部分组成,另外根据需要还有防水层、缓冲层、绝缘金属导线等构件。

3、光纤:是光导纤维的简写,是一种由玻璃或塑料制成的纤维,可作为光传导工具。传输原理是“光的全反射”。前香港中文大学校长高锟和George A.Hockham首先提出光纤可以用于通讯传输的设想,高锟因此获得2009年诺贝尔物理学奖。微细的光纤封装在塑料护套中,使得它能够弯曲而不至于断裂。通常,光纤的一端的发射装置使用发光二极管或一束激光将光脉冲传送至光纤,光纤的另一端的接收装置使用光敏元件检测脉冲。在日常生活中,由于光在光导纤维的传导损耗比电在电线传导的损耗低得多,光纤被用作长距离的信息传递。通常光纤与光缆两个名词会被混淆。多数光纤在使用前必须由几层保护结构包覆,包覆后的缆线即被称为光缆。光纤外层的保护层和绝缘层可防止周围环境对光纤的伤害,如水、火、电击等。

4、相位:是对于一个波,特定的时刻在它循环中的位置:一种它是否在波峰、波谷或它们之间的某点的标度 。相位描述信号波形变化的度量,通常以度 (角度)作为单位,也称作相角。当信号波形以周期的方式变化,波形循环一周即为360°。相位常应用在科学领域,如数学、物理学等。例如:在函数y=Acos(ωx+φ)中,ωx+φ称为相位。
在交流电中,相位反映交流电任何时刻的状态的物理量。交流电的大小和方向是随时间变化的。

5、相位编码:在电信和数据存储中,相位编码(也称为曼彻斯特码)是一种线路码,其中每个数据位的编码在相同的时间内是低,然后是高,或高,然后是低。它是一个没有直流分量的自动时钟信号。因此,使用曼彻斯特码的电连接很容易被电隔离。
6、光的相位:所谓光的相位是指光波在前进时,光子振动所呈现的交替的波形变化。由于光是电磁波,其光子振动与磁振动垂直又与波的传播方向垂直,导致了传播时波形的变化。同一种光波通过折射率的不同的物质时,光的相位就会发生变化,波长和振幅也会发生变化。
7、架空光缆:是架挂在电杆上使用的光缆。架空光缆敷设方式可以利用原有的架空明线杆路,节省建设费用、缩短建设周期。架空光缆挂设在电杆上,要求能适应各种自然环境。一般用于长途二级或二级以下的线路,适用于专用网光缆线路或某些局部特殊地段。电力架空光缆:与电力线平行的架空光缆泛指为电力架空光缆,按所用材料可分为金属光缆和介质光缆两大类,按敷设形式可分为(电力线)复用型,(杆塔)添加型和(电力线)附加型三大类,并可分为光纤复合地线(OPGW),光纤复合相线(OPPC),金属自承光缆(MASS),全介质自承光缆(ADSS),捆绑光缆(ADL)和缠绕光缆(GWWOP)等主要六种。
敷设方式不一样,YDT/901适用的缆型,敷设方式不同,光缆的性能就不一样。管道光缆:敷设在管道内,常用的光缆类型有GYFTY /GTYS/GYTA等;直埋光缆:敷设时直接埋在地下,一般选用53型光缆,对抗侧压力要求比较严格;架空光缆:有自承式架空和非自承式架空,自承式架空光缆如:ADSS光缆,OPGW;非自承架空如GYTA,敷设时用挂钩挂在杆塔上。
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