基于光纖光柵的安全通信.pdf

1、隨著現(xiàn)在社會(huì)的發(fā)展和人們生活質(zhì)量的提高，組建高速大容量高性能的通信網(wǎng)絡(luò)勢(shì)在必行。傳統(tǒng)的電網(wǎng)絡(luò)、光電混合網(wǎng)絡(luò)性能由于“電子瓶頸”的限制而無(wú)法取得進(jìn)一步的突破，全光網(wǎng)絡(luò)作為未來(lái)主導(dǎo)通信手段被提上日程?；诠饫w光柵的碼分多址接入系統(tǒng)(OCDMA)傳輸速率快、抗干擾能力強(qiáng)、編解碼方式靈活多變、系統(tǒng)安全性高，成為全光網(wǎng)通信中研究的熱點(diǎn)。 布拉格光柵(FBG)擁有優(yōu)良的光反射特性，因而被廣泛應(yīng)用于構(gòu)建OCDMA系統(tǒng)的編解碼器。布拉格光柵中心

2、反射波長(zhǎng)隨外界應(yīng)力和環(huán)境溫度偏移的特性，使可調(diào)諧FBG編碼器的應(yīng)用成為可能?；诳烧{(diào)諧FBG編解碼器的快跳頻光碼分多址接入系統(tǒng)目前被廣泛研究。由于光擴(kuò)頻地址碼不僅影響到OCDMA系統(tǒng)的碼字容量，還決定整個(gè)系統(tǒng)的誤碼高低，因此論文在研究大量國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，整理總結(jié)了目前主要的OCDMA地址碼編碼方式．通過(guò)對(duì)地址碼的生成方式、碼字性能(相關(guān)值、碼長(zhǎng)、碼重)、碼字容量等分析和比較發(fā)現(xiàn)：擴(kuò)頻/跳頻編碼方式可以極大地提升單極性碼系統(tǒng)的碼字容量

3、和系統(tǒng)性能，而雙極性碼憑借相關(guān)性好、能實(shí)現(xiàn)真正意義上的正交、碼字容量大等優(yōu)點(diǎn)，是實(shí)現(xiàn)OCDMA系統(tǒng)高速大容量通信的未來(lái)之路。對(duì)于FBG性能和OCDMA碼字設(shè)計(jì)的分析和研究，是構(gòu)建基于可調(diào)諧FBG加密解密系統(tǒng)以及構(gòu)建基于bent序列、SSFBG的OCDMA系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)。 本論文的主要?jiǎng)?chuàng)新工作包括： 1、基于可調(diào)諧FBG和bent序列的安全加密解密通信系統(tǒng)。 利用FBG光柵陣列將一個(gè)寬帶脈沖分解成一系列窄帶光脈沖，

4、然后利用與之匹配的解碼器將編碼后的信號(hào)恢復(fù)成原來(lái)的脈沖信號(hào)，該原理被不少學(xué)者用以構(gòu)建光學(xué)安全通信體系。本文在前人提出的最基本的FBG光柵陣列加解密系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了更為復(fù)雜的基于可調(diào)諧FBG陣列的類OCDMA安全加密解密通信系統(tǒng)模型，包括1×N,1×N，N×N，甚至可以是M×N等對(duì)稱和非對(duì)稱系統(tǒng)，并由具有高度安全性的bent序列進(jìn)行控制。這些系統(tǒng)擁有更高的安全性和靈活性，具有很廣闊的應(yīng)用前景。 2、基于可調(diào)諧并聯(lián)FBG結(jié)構(gòu)陣列

5、的編碼器的可變OCDMA系統(tǒng)。 目前光碼分多址系統(tǒng)大部分為非可變系統(tǒng)，每個(gè)用戶的地址碼長(zhǎng)度相同且不可變。本文提出了一種基于并聯(lián)結(jié)構(gòu)的可調(diào)諧FBG陣列編碼器，這種編碼器可以通過(guò)光開(kāi)關(guān)快速靈活地改變系統(tǒng)用戶的光柵數(shù)目，達(dá)到靈活變址的目的。論文通過(guò)對(duì)該編碼器的碼字相關(guān)性和碼字容量分析，并與傳統(tǒng)非可變OCDMA系統(tǒng)相比較，證明該種編碼器增加了系統(tǒng)用戶的變址靈活性能力，提高了系統(tǒng)的用戶容量和被入侵的難度。 3、基于beilt序列和

6、SSFBG的雙極性O(shè)CDMA系統(tǒng)的分析和研究。 非相干雙極性O(shè)CDMA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)器件要求低，系統(tǒng)容量大，是未來(lái)光通信的熱門候選。而bent序列具有優(yōu)良的密碼學(xué)特性，作為通信系統(tǒng)中的擴(kuò)頻地址碼序列，可以抵御來(lái)自系統(tǒng)內(nèi)部和外部的攻擊。目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于bent序列直接應(yīng)用于OCDMA系統(tǒng)的實(shí)際研究相對(duì)較少。本論文引入了一個(gè)基于SSFBG編碼器的雙極性O(shè)CDMA系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用bent序列作為擴(kuò)頻地址碼序列，通過(guò)分析證明bent序列