[发明专利]多芯光纤光网络中量子业务路由及纤芯分配方法和装置

说明书

本发明公开了一种多芯光纤光网络中量子业务路由及纤芯分配方法和装置，所述方法包括：对于多芯光纤光网络中存在量子业务的需求的两个节点，计算出所述两个节点之间若干条最短路由作为备选路由；针对每条备选路由，为该备选路由上的每个链路，选择该链路上承载经典业务的邻芯数目最少的纤芯作为备选纤芯；并根据该备选路由的每个链路的长度以及备选纤芯所具有的承载经典业务的邻芯的数目，计算该备选路由上的芯间串扰强度；选择芯间串扰强度最小的备选路由，以及该备选路由的每个链路上的备选纤芯为所述量子业务进行路由及纤芯分配。应用本发明对于量子业务在多芯光纤光网络中传输的场景，可以实现在多芯光纤光网络中可靠稳定传输量子业务。

技术领域

本发明涉及量子通信技术领域，特别是指一种多芯光纤光网络中量子业务路由及纤芯分配方法和装置。

背景技术

近年来，量子通信网络的安全性由“测量塌缩理论”、“海森堡测不准原理”和“量子不可克隆定律”的量子力学基本定律保证，具有理论上“无条件安全”、“一次一密”的优势，成为世界各国在网络信息安全方面的研究热点。利用量子通信作为安全支撑手段可以有效保证骨干网络及通信网的安全性，阶段发展相对成熟并具备产业化潜力的典型应用是基于量子密钥分发的量子通信网络。

在目前量子密钥分发光网络的发展中，波分复用技术虽然提升了单根光纤量子密钥的传输容量但是仍满足不了容量、空间利用率、功耗以及成本的要求，而结合空分复用技术则可以突破传输容量的限制。

传统空分复用技术目前包含多纤光纤、多芯光纤、多模光纤、少模光纤以及轨道角动量五种实现技术，然而在这五种技术中应用最广泛的是多芯光纤技术。普通意义上的单芯光纤是由一根纤芯和围绕它的包层构成的，而所谓的多芯光纤则是同一个包层里面含有多个相同的纤芯，并按照一定的形状排列。当光信号通过多个芯径进行信息传输时，这样的一条多芯光纤的传输容量就相当于几条传统单芯光纤的传输容量。相较于单芯单模光纤，多芯光纤一方面提高了传输容量，另一方面它并没有增加光缆安装铺设的空间和资金投入，且节约了实际施工成本。

QKD(quantum key distribution，量子密钥分发)技术的出现保障了信息传输过程的安全性，然而随着光网络容量的提升，单根光纤的传输容量不再满足现有的容量需求，多芯技术作为空分复用的主流技术则被应用在数据传输过程中。与此同时，如何在多芯光纤中实现量子业务的传输成为当前的热门问题。再者，有相关研究机构针对量子业务在多芯光纤中的约束条件，建立数学模型以及相关实验，详细阐释了芯间串扰对量子业务所带来的影响。相关研究表明，量子业务在多芯光纤中会受到相邻光纤所产生耦合光功率以及相对传输距离的影响。

在目前各大研究机构所实现的传输实验中已证实空分复用技术下传输两种类型信息的可行性，但在多芯光纤光网络的组网方案中几近为零，其原因在于芯间串扰对量子密钥信息在传输过程中有着不可规避的干扰，并影响量子业务的传输距离及传输过程中的可靠性，如何采取有效的措施在网络中实时稳定传输量子业务是目前尚未解决的问题。

发明内容

本发明提出了一种多芯光纤光网络中量子业务路由及纤芯分配方法和装置，针对量子业务在多芯光纤光网络中传输的场景，实现在多芯光纤光网络中可靠稳定传输量子业务。

基于上述目的，本发明提供一种多芯光纤光网络中量子业务路由及纤芯分配方法，包括：

对于多芯光纤光网络中存在量子业务的需求的两个节点，计算出所述两个节点之间若干条最短路由作为备选路由；

针对每条备选路由，为该备选路由上的每个链路，选择该链路上承载经典业务的邻芯数目最少的纤芯作为备选纤芯；并根据该备选路由的每个链路的长度以及备选纤芯所具有的承载经典业务的邻芯的数目，计算该备选路由上的芯间串扰强度；

选择芯间串扰强度最小的备选路由，以及该备选路由的每个链路上的备选纤芯为所述量子业务进行路由及纤芯分配。