[发明专利]一种光纤通信系统防窃听装置和方法

说明书

本发明公开了一种光纤通信系统防窃听装置与方法，其中装置包括发射端、传输光纤和接收端，所述发射端发射包括光纤通信信号以及监控信号至传输光纤中，所述光纤通信信号以及监控信号在传输光纤中传输，被接收端接收，所述发射端还能接收监控信号在传输光纤传输过程中返回的后向散射信号，感知窃听行为和定位窃听位置。通过在现有光纤通信系统中，增加一个新的波长作为光纤信道的监控通道，在该波长通道上采用基于相位敏感光时域反射技术，在窃听者对光纤通信系统实施窃听前，对其可能引起的光纤振动或扰动进行提前感知，并通过后向散射信号光，准确定位窃听者的窃听位置，事前感知并定位窃听者，保障光纤通信系统的信道安全。

技术领域

本发明涉及光纤传感领域，更具体地，涉及一种光纤通信系统防窃听装置和方法。

背景技术

大容量、高速率的光纤通信系统是目前通信网络的基石。为了应对不断快速增长的网络流量，以波分复用、偏振复用和空分复用为代表的技术不断涌现，进而挖掘光纤通信系统传输容量的潜力，逼近甚至突破非线性香农极限。随着海量信息传输对光纤通信系统容量需求的不断增强，光纤通信系统的安全性也日益受到人们的高度重视。但目前光纤通信系统只具备传输信息的功能，不具备感知光纤通信系统周边态势变化的能力，也不能有效防止光纤信道被非法窃听。

现有针对光纤通信系统的窃听技术日趋成熟和多样，光纤通信的所谓“天然”保密性已难以保证。常见的光纤通信系统窃听技术分为侵入式和非侵入式两种。侵入式采取的主要方法是光束分离法，即把光缆直接切断，然后重新接入光耦合器，分离出要窃听的信息数据，这会造成短暂的通信中断；非侵入式主要包括弯曲耦合法、倏逝波耦合法、V型槽法等，主要是在不中断通信的情况下，窃听者入侵光纤通信系统，分离出部分传输光信号，对信息进行窃取，其隐蔽性较强，不容易被发现，威胁大。因此，发展光纤通信系统的防窃听技术变得非常重要。

传统的防窃听技术是在物理层监测窃听可能造成的光信号衰减或变形等。比如利用光测试仪或者光时域反射仪来监测信号功率的瞬态变化、或者丢失等,通过对这些物理量的监测,来分析是否有窃听，但这类方法感知光纤窃听变化能力有限，仅具有对光纤断裂、弯曲等非连续的突变事件的监测能力，且仅局限于光信号被窃听后才能事后感知窃听，对于窃听者在实施窃听前造成的光纤通信系统周边微小振动或扰动等，不能事先感知，并准确定位，无法提前预防光纤信道被非法窃听。

发明内容

本发明的首要目的是提供一种光纤通信系统防窃听装置，在实施窃听前事先感知光纤周边的态势变化，并进行准确定位，预防光纤信道被窃听，提高光纤通信系统的安全性。

本发明的进一步目的是提供一种光纤通信系统防窃听方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种光纤通信系统防窃听装置，包括发射端、传输光纤和接收端，所述发射端发射包括光纤通信信号以及监控信号至传输光纤中，所述光纤通信信号以及监控信号在传输光纤中传输，被接收端接收，所述发射端还能接收监控信号在传输光纤传输过程中返回的后向散射信号，感知窃听行为和定位窃听位置。

上述方案中，将监控信号通过波分复用耦合至光纤通信信号传输的同一根光纤中，保持现有光纤通信系统不变，前向传输的监控信号经光纤传输后，由于光纤具有非匀质性，将导致后向的瑞利散射效应，产生后向散射信号被发射端接收，当光纤通信信道周边有窃听行为导致的振动或微小扰动事件发生时，振动或扰动所产生的信号通过机械波传播，引起光纤的振动，该区域的长度、折射率等光纤特性发生改变，进而引起该位置光相位的改变。通过后向散射光的干涉，相位的变化会引起后向散射光功率的变化，从而导致后向散射信号功率的变化，根据后向散射信号功率的变化确定窃听行为和窃听位置，实现光纤通信系统分布式监控和定位，无需反射装置，且对通信波长无限制。