使用空間復(fù)用的安全數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹谱鞣椒?br> 【專利摘要】一種示例發(fā)射機(jī)，包括編碼器、多個調(diào)制器和空間復(fù)用器。編碼器配置用于將一個或多個輸入比特流編碼為多個編碼比特流，該多個編碼比特流被提供作為輸出。每個調(diào)制器配置用于接收和調(diào)制該多個編碼比特流中相應(yīng)的比特流以及提供經(jīng)調(diào)制的輸出信號。空間復(fù)用器配置用于對該多個經(jīng)調(diào)制的輸出信號進(jìn)行空間復(fù)用以插入在空間復(fù)用波導(dǎo)上。經(jīng)調(diào)制的輸出信號可以被插入在多模光纖的模式上或者多芯光纖的纖芯上。在一個實施例中，對應(yīng)于該一個或多個輸入比特流的該多個空間復(fù)用的經(jīng)調(diào)制的輸出信號中的子集必須被同時地、空間選擇性地檢測，以便恢復(fù)第一輸入比特流。
【專利說明】使用空間復(fù)用的安全數(shù)據(jù)傳輸
[0001]優(yōu)先權(quán)聲明
[0002]本申請要求享有2011年I月9日提交的美國臨時申請N0.61/431,040的權(quán)益。
[0003]相關(guān)申請的交叉引用
[0004]本申請的主題涉及2011年3月31日提交的、代理所卷號809508、發(fā)明人為PeterJ.Winzer 以及標(biāo)題為“SECURE DATA TRANSMISSION USING SPATIAL MULTIPLEXING(使用空間復(fù)用的安全數(shù)據(jù)傳輸)”的美國專利申請N0.13/077, 056的主題，該申請通過引用將其全文包含于此。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0005]本發(fā)明涉及光傳輸設(shè)備，并且更具體但不排他性地涉及支持使用空間復(fù)用的數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑O(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0006]本小節(jié)介紹可以有助于更好地理解所公開的發(fā)明的諸多方面。因此，本小節(jié)的敘述應(yīng)從此角度閱讀，而不應(yīng)理解為承認(rèn)什么是現(xiàn)有技術(shù)或者什么不是現(xiàn)有技術(shù)。
[0007]當(dāng)今的光纖光學(xué)傳輸系統(tǒng)基于單偏振或偏振復(fù)用的單橫模傳輸，或者基于多模傳輸，在多模傳輸中，所有模式基本上攜帶相同的數(shù)據(jù)。這兩種系統(tǒng)都易被分接，其中通過彎曲傳輸光纖使得少量光在局部彎曲處被耦合出來而進(jìn)行分接。被分接出的光繼而在光纖彎曲的位置處通過靈敏接收機(jī)進(jìn)行檢測，從而為竊聽者提供對通過該光纖傳輸?shù)恼麄€波分復(fù)用(WDM)譜的訪問。該少量的額外損失在位于傳輸光纖末端的合法接收機(jī)處不容易被檢測到，這使得竊聽者不會被察覺。
[0008]在2008 年 I 月 24 日公開的、標(biāo)題為 “ Intrusion Detection in Optical FiberNetworks (光纖網(wǎng)絡(luò)中的入侵檢測)”、D.Butler等人的美國專利申請公開N0.2008/001888中提供了檢測單模光纖系統(tǒng)中竊聽者的存在的方法，該申請通過引用將其全文包含于此，其中傳輸以若干個光波長進(jìn)行，并且這些波長之間的差分損耗的變化用作對竊聽者的存在的指示。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]下文提供所公開主題的簡要概述，以便提供對所公開主題的某些方面的理解。此概述并不是對所公開主題的窮盡性的概覽，也不旨在識別所公開主題的關(guān)鍵或決定性元素，并且不旨在描繪所公開主題的范圍。其唯一目的在于以簡化形式提供一些概念，作為后面討論的更詳細(xì)描述的序曲。
[0010]上面在說明書【背景技術(shù)】部分中描述的系統(tǒng)具有至少兩個重要的危害。首先，單模光纖和傳統(tǒng)的多模光纖本質(zhì)上易于受到彎曲感應(yīng)的分接。其次，使用嵌入式光學(xué)放大器的系統(tǒng)通常將均衡所有波長的放大信號的功率水平，并且因此將會把波長相關(guān)的損耗差分轉(zhuǎn)換為信噪比(SNR)差分，后者繼而阻止了通過接收機(jī)處的單個差分損耗測量來檢測竊聽者。
[0011]而且，盡管基于量子的用于獲得物理層安全的技術(shù)可能從根本上對于竊聽是魯棒的，但是它們不兼容光學(xué)放大的傳輸基礎(chǔ)設(shè)施，這嚴(yán)重地限制了它們的范圍以及它們在實際商業(yè)網(wǎng)絡(luò)中的適用性。
[0012]本文所提供的實施例解決了與基于經(jīng)典光學(xué)通信、使用物理層安全來傳輸數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的一個或多個危害，而無需求助于諸如量子密鑰分發(fā)之類的量子加密技術(shù)。本文公開的一個或多個實施例允許空間復(fù)用的(例如多芯或多模)光纖上的安全物理層傳輸。其他公開的實施例提供了通過使用空間分辨的差分損耗或信噪比(SNR)測量，來識別分接到這種用于這種空間復(fù)用物理層傳輸?shù)墓饫w中的竊聽者的存在的能力。
[0013]在一個實施例中，一種發(fā)射機(jī)包括編碼器、多個調(diào)制器和空間復(fù)用器。編碼器配置用于將一個或多個輸入比特流編碼為多個編碼比特流并且提供這多個編碼比特流作為輸出。多個調(diào)制器中的每個調(diào)制器配置用于接收該多個編碼比特流中的相應(yīng)編碼比特流，對該多個編碼比特流中的此相應(yīng)編碼比特流進(jìn)行調(diào)制，以及提供經(jīng)調(diào)制的輸出信號?？臻g復(fù)用器配置用于對多個經(jīng)調(diào)制的輸出信號進(jìn)行空間復(fù)用以插入在空間復(fù)用波導(dǎo)上。
[0014]空間復(fù)用器可以配置用于向多模光纖的一個模式或者多芯光纖的一個纖芯提供空間復(fù)用的多個經(jīng)調(diào)制的輸出信號中的至少一個。調(diào)制器可以使用如下來執(zhí)行調(diào)制:偏振復(fù)用復(fù)數(shù)值的光調(diào)制格式、強(qiáng)度調(diào)制的光調(diào)制格式、開/關(guān)鍵控、偏振復(fù)用正交相移鍵控、或者偏振復(fù)用正交幅度調(diào)制。也可以利用其他調(diào)制格式。
[0015]在一個實施例中，恢復(fù)一個或多個輸入比特流要求對應(yīng)于待檢測的一個或多個輸入比特流的該多個空間復(fù)用的經(jīng)調(diào)制的輸出信號中的所有輸出信號必須被同時地、空間選擇性地檢測。在另一實施例中，對應(yīng)于一個或多個輸入比特流的該多個空間復(fù)用的經(jīng)調(diào)制的輸出信號中的子集必須被同時地、空間選擇性地檢測，以便恢復(fù)第一輸入比特流。
[0016]在一個實施例中，編碼器按照多個編碼比特流的比特的奇偶性對該一個或多個輸入比特流的信息進(jìn)行編碼，并且該多個調(diào)制器配置用于針對相同的發(fā)射波長并且在相同的符號時隙內(nèi)的所有模式或纖芯，對該多個編碼比特流進(jìn)行調(diào)制。在另一實施例中，該多個調(diào)制器配置用于針對不同發(fā)射波長的每個模式或纖芯，對該多個編碼比特流進(jìn)行調(diào)制。在又一實施例中，該多個調(diào)制器配置用于針對多個不同符號時隙內(nèi)的模式或纖芯，對該多個編碼比特流進(jìn)行調(diào)制。
[0017]編碼器可以按照包含在多個編碼比特流的比特中的信息的邏輯組合或代數(shù)組合對該一個或多個輸入比特流進(jìn)行編碼。邏輯組合可以包括編碼比特流的比特之間的“與”、“或”或者“異或”運(yùn)算；代數(shù)組合可以包括編碼比特流的比特之間的代數(shù)和、差或者積。
[0018]在一個實施例中，發(fā)射機(jī)包括模式選擇性檢測器，配置用于將從空間復(fù)用波導(dǎo)接收到的多個模式轉(zhuǎn)換成多個編碼比特流，其中編碼比特流的數(shù)目小于或等于模式的數(shù)目；以及解碼器，配置用于執(zhí)行編碼器的反向操作，解碼器配置用于根據(jù)多個編碼比特流產(chǎn)生一個或多個輸出比特流。
[0019]在一個實施例中，一種用于安全傳輸?shù)姆椒?，包?通過編碼器跨多個編碼比特流對一個或多個輸入比特流進(jìn)行編碼；通過調(diào)制器對多個編碼比特流中的相應(yīng)比特流進(jìn)行調(diào)制以形成多個經(jīng)調(diào)制的信號；以及通過空間復(fù)用器對多個經(jīng)調(diào)制的輸出信號進(jìn)行空間復(fù)用以插入到空間復(fù)用波導(dǎo)上。該方法還可以包括將多個空間復(fù)用的經(jīng)調(diào)制的信號插入到空間復(fù)用波導(dǎo)中。
[0020]在其他實施例中，空間復(fù)用波導(dǎo)可以是多模光纖或多芯光纖。另一實施例的調(diào)制可以利用偏振復(fù)用復(fù)數(shù)值光調(diào)制格式、強(qiáng)度調(diào)制光調(diào)制格式、開/關(guān)鍵控、偏振復(fù)用正交相移鍵控或者偏振復(fù)用正交幅度調(diào)制等等。
[0021]在一個實施例中，恢復(fù)一個或多個輸入比特流可以要求同時地且空間選擇性地檢測對應(yīng)于待檢測的一個或多個輸入比特流的該多個空間復(fù)用的經(jīng)調(diào)制的輸出信號中的所有輸出信號。在另一實施例中，對應(yīng)于一個或多個輸入比特流的該多個空間復(fù)用的經(jīng)調(diào)制的輸出信號中的子集必須被同時地、空間選擇性地檢測，以便恢復(fù)第一輸入比特流。
[0022]在一個實施例中，按照多個編碼比特流的比特的奇偶性對該一個或多個輸入比特流的信息進(jìn)行編碼。在各種實施例中，調(diào)制可以針對相同的發(fā)射波長并且在相同的符號時隙內(nèi)的所有模式或纖芯，對該多個編碼比特流進(jìn)行調(diào)制；可以針對不同發(fā)射波長的每個模式或纖芯，對該多個編碼比特流進(jìn)行調(diào)制；或者可以針對多個不同符號時隙內(nèi)的模式或纖芯，對該多個編碼比特流進(jìn)行調(diào)制。調(diào)制可以包括按照包含在多個編碼比特流的比特中的信息的邏輯組合或代數(shù)組合對該一個或多個輸入比特流的信息進(jìn)行調(diào)制。
[0023]在一個示例實施例中，接收機(jī)包括模式選擇性檢測器，配置用于將從空間復(fù)用波導(dǎo)接收到的多個模式轉(zhuǎn)換成多個編碼比特流，其中編碼比特流的數(shù)目小于或等于模式的數(shù)目；以及解碼器，配置用于根據(jù)多個編碼比特流的比特的奇偶性對該一個或多個輸出比特流的信息進(jìn)行解碼，其中該多個編碼比特流針對所有模式以相同的發(fā)射波長并且在相同的符號時隙內(nèi)提供。
[0024]該多個模式可以以如下格式接收:偏振復(fù)用復(fù)數(shù)值光調(diào)制格式、強(qiáng)度調(diào)制光調(diào)制格式、開/關(guān)鍵控格式、偏振復(fù)用正交相移鍵控格式或者偏振復(fù)用正交幅度調(diào)制格式等等。
[0025]在一個實施例中，恢復(fù)一個或多個輸出比特流要求對應(yīng)于該一個或多個輸出比特流的該多個模式中的所有模式被同時地、空間選擇性地檢測。在另一實施例中，對應(yīng)于該一個或多個比特流的該多個模式中的子集必須被同時地、空間選擇性地檢測，以便恢復(fù)第一輸入比特流。
[0026]解碼器可以配置用于根據(jù)該多個編碼比特流的比特的奇偶性為該一個或多個輸出比特流解碼信息。解碼器可以基于包括在編碼比特流的比特之間執(zhí)行的“與”、“或”或者“異或”運(yùn)算中的至少一個的邏輯組合來為該一個或多個輸出比特流解碼信息。在另一實施例中，解碼器配置用于基于包括在編碼比特流的比特之間的代數(shù)和、差或積中的至少一個的代數(shù)組合來為該一個或多個輸出比特流解碼信息。
[0027]在一個實施例中，接收機(jī)包括測量模塊，用于測量從空間復(fù)用光纖接收到的多個模式的參數(shù)，其中參數(shù)是功率或信噪比(SNR);差值計算器，用于在子集模式中和/或已知的未受干擾參數(shù)集合中比較所測量的參數(shù)并確定差值，其中子集包括至少一個模式；以及閾值和警報模塊，用于在差值超出界限時設(shè)置警報指示。閾值和警報模塊可以配置用于在差值變化量大于閾值時設(shè)置警報指示。
[0028]示例方法包括:在接收機(jī)處接收空間復(fù)用信號；測量該空間復(fù)用信號的每個模式的參數(shù)，其中參數(shù)是功率或信噪比(SNR);在模式子集中和/或已知的未受干擾參數(shù)集合中比較所測量的參數(shù)并確定差值，其中子集包括至少一個模式；以及在差值超出界限時設(shè)置警報指示。當(dāng)差值變化量大于閾值時，可以確定差值超出界限。該方法可以光學(xué)地或者電子式地執(zhí)行。
[0029]在一個實施例中，該方法還包括:將在空間復(fù)用信號中接收到的多個模式轉(zhuǎn)換成多個編碼比特流，其中編碼比特流的數(shù)目小于或等于模式的數(shù)目；以及根據(jù)多個編碼比特流的比特的奇偶性為該一個或多個輸出比特流解碼信息，其中該多個編碼比特流針對所有模式以相同的發(fā)射波長并且在相同的符號時隙內(nèi)提供。在一個實施例中，對應(yīng)于該一個或多個比特流的該多個模式中的子集必須被同時地、空間選擇性地檢測，以便恢復(fù)第一傳輸?shù)谋忍亓鳌?br> [0030]一個示例裝置包括:模式選擇性檢測器，用于檢測空間復(fù)用信號的多個模式；測量模塊，用于測量該空間復(fù)用信號的多個模式的參數(shù)，其中參數(shù)是功率或信噪比(SNR);差值計算器，用于在子集模式中和/或已知的未受干擾參數(shù)集合中比較所測量的參數(shù)并確定差值，其中子集包括至少一個模式；以及閾值和警報模塊，用于在差值超出界限時設(shè)置警報指示。模式選擇性檢測器、測量模塊、差值計算器和閾值和警報模塊中的至少一個可以是光學(xué)元件。模式選擇性檢測器、測量模塊、差值計算器和閾值和警報模塊中的至少一個是電學(xué)元件。
[0031]在一個實施例中，該裝置還包括如下至少之一:模式選擇性檢測器，配置用于根據(jù)多個編碼比特流的比特的奇偶性為一個或多個輸出比特流解碼信息，其中該多個編碼比特流針對所有模式以相同的發(fā)射波長并且在相同的符號時隙內(nèi)提供。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]根據(jù)下文給出的詳細(xì)描述以及附圖，將更為全面地理解示例實施例，附圖中相同的元件由相同的附圖標(biāo)記表示，附圖僅作為示例方式給出，因此不是限制示例實施例，其中:
[0033]圖1圖示了包括示例發(fā)射機(jī)、光學(xué)鏈路和接收機(jī)的用于安全數(shù)據(jù)傳輸?shù)氖纠到y(tǒng)；
[0034]圖2圖示了用于確定光纖分接竊聽者的存在的RX側(cè)的檢測機(jī)制。
【具體實施方式】
[0035]現(xiàn)在將參考附圖更加全面地描述本發(fā)明的各種示例實施例，應(yīng)當(dāng)注意，此處公開的特定結(jié)構(gòu)和功能細(xì)節(jié)僅僅是代表性地，目的在于描述示例實施例。示例實施例可以具體化為多種備選形式，而不應(yīng)當(dāng)理解為僅局限于此處闡述的實施例。
[0036]將會理解，雖然此處可能使用術(shù)語第一、第二等來描述各種元素，但是這些元素不應(yīng)當(dāng)被這些術(shù)語限制，因為這些術(shù)語僅用于將元素彼此區(qū)分開。例如，第一元素可以命名為第二元素，并且類似地，第二元素可以命名為第一元素，而不會偏離示例實施例的范圍。而且，第一元素和第二元素可以通過能夠提供獨立的第一和第二元素的必要功能的單個元素來實現(xiàn)。
[0037]如在此說明書中使用的，術(shù)語“和”既可以用作連詞的意思又可以用作分隔的意思，并且其包括一個或多個相關(guān)聯(lián)的列出項目中的任何一個以及所有組合。還可以理解，術(shù)語“包括”、“包含”、“含有”和/或“具有”當(dāng)在此使用時，指定所陳述的特征、整體、步驟、操作、元件和/或組件存在，但是不排除一個或多個其他特征、整體、步驟、操作、元件、組件和/或其組合的存在或者附加。
[0038]除非另外定義，否則此處所使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)和科學(xué)術(shù)語)與示例實施例所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所通常理解的含義相同。還應(yīng)注意，在一些備選實現(xiàn)中，所提到的功能/動作可以不按照附圖中提到的順序發(fā)生。例如，取決于所涉及的功能/動作，連續(xù)示出的兩個附圖可能實際上基本上并發(fā)地執(zhí)行，或者有時可能以相反順序執(zhí)行。
[0039]根據(jù)本發(fā)明的公開實施例，多芯或多模光波導(dǎo)中的空間復(fù)用用于物理層數(shù)據(jù)安全。圖1圖示了包括示例發(fā)射機(jī)110、光學(xué)鏈路130和接收機(jī)150的用于安全數(shù)據(jù)傳輸?shù)氖纠到y(tǒng)100。如圖1所示，一個或多個安全比特流102按如下方式通過發(fā)射機(jī)110編碼到由空間復(fù)用波導(dǎo)130支持的Mtx ≤ M個模式或纖芯104中，使得需要同時地和/或空間選擇性地檢測該模式/纖芯中的所有(或其子集)，以便在接收機(jī)150處訪問所發(fā)射的信息。如所提及的，空間復(fù)用波導(dǎo)130可以是多?；蚨嘈竟饫w。
[0040]在下文更詳細(xì)地描述通過發(fā)射機(jī)110處的編碼器106進(jìn)行編碼的步驟時，通過發(fā)射機(jī)Iio處的調(diào)制器108進(jìn)行調(diào)制的步驟使用強(qiáng)度調(diào)制的光調(diào)制格式(諸如開/關(guān)鍵控)，或者更一般地偏振復(fù)用復(fù)數(shù)值光調(diào)制格式(諸如偏振復(fù)用正交相移鍵控或正交幅度調(diào)制等等）。
[0041]關(guān)于通過發(fā)射機(jī)110處的模式整形器112進(jìn)行的模式整形的步驟，用于以模式選擇性方式來發(fā)射和接收信息的方法公開于美國專利申請公開N0.2010/0329670中，其發(fā)明人為R.Essiambre等人,2010年12月30日公開，標(biāo)題為“Receiver For OpticalTransverse-Mode-Multiplexed Signals (用于光橫模復(fù)用信號的接收機(jī))”,以及美國專利申請公開N0.2010/0329671中，其發(fā)明人為R.Essiambre等人，2010年12月30日公開，標(biāo)題為“Transverse-Mode-Multiplexing For Optical Communication Systems (用于光通信系統(tǒng)的橫模復(fù)用)”，這兩個申請通過引用將其全文包含于此。特別地，在本發(fā)明的一個實施例中設(shè)想了在每個模式上執(zhí)行偏振復(fù)用WDM傳輸?shù)目赡苄裕m然出于圖示清晰的原因這并未在附圖中示出。
[0042]在圖1中，圖示的發(fā)射機(jī)110包括編碼器106、多個調(diào)制器108和模式整形器112。編碼器106將一個或多個輸入比特流102編碼成多個編碼比特流114，并且將該多個編碼比特流提供作為編碼器的輸出。多個調(diào)制器108中的每一個接收該多個編碼比特流114中的相應(yīng)編碼比特流，對該多個編碼比特流中的相應(yīng)編碼比特流進(jìn)行調(diào)制，以及提供經(jīng)調(diào)制的輸出信號116。模式整形器112將該多個經(jīng)調(diào)制的輸出信號116進(jìn)行空間復(fù)用，以插入在空間復(fù)用波導(dǎo)130上。
[0043] “Μτχ”、“M”和“Μκχ”，也即發(fā)射機(jī)發(fā)射104的模式數(shù)目、波導(dǎo)支持的模式數(shù)目(未明顯示出)和接收機(jī)150提取156的模式數(shù)目可以是不同的。顯然，MTX、MKX可以≤M。這些發(fā)射的模式數(shù)目與提取的模式數(shù)目之間的差通過圖1中圖示的光纖的輸入和輸出處的變化的箭頭數(shù)目來指示。
[0044]關(guān)于編碼步驟，在此上下文中可以設(shè)想很多空間擴(kuò)展碼。一種可能的碼按照以相同發(fā)射波長并且在相同的符號時隙內(nèi)、在所有模式/纖芯或其子集上發(fā)射的比特的奇偶性，對輸入比特流進(jìn)行編碼。除非輸入比特流跨其擴(kuò)展的所有模式/纖芯被正確地且同時地檢測，否則不能確定得到的信息比特的奇偶性并且因此輸入比特流保持安全。另一種碼按照以不同發(fā)射波長和/或在不同符號時隙內(nèi)、利用在傳播期間發(fā)生的時變和波長相關(guān)模式耦合、在所有模式/纖芯或其子集上發(fā)射的比特的奇偶性，對輸入比特流進(jìn)行編碼。例如，模式I可以總是在Iambdal發(fā)射,模式2在lambda2,模式3在lambda3,等等。例如,模式2可以與模式I間隔3個時隙發(fā)射，模式3可以與模式I間隔40個時隙發(fā)射，等等。
[0045]代替于使用“奇偶性”對輸入比特流的信息進(jìn)行編碼，又一種碼按照包含在每個采用的模式中的信息的邏輯組合或代數(shù)組合來對信息進(jìn)行編碼，諸如模式比特流之間的邏輯“和”、“或”或者“異或”組合的組合，或者代數(shù)和、差、積等。備選地，每個輸入比特流可以被直接發(fā)射到M個模式(或模式子集)之一中，同時一個或多個其他模式被用于發(fā)射其他信號(例如，隨機(jī)或信息承載信號；例如，用于糾錯方案的冗余)，這些其他信號可以充當(dāng)光纖分接攻擊時的干擾?？梢越Y(jié)合空間復(fù)用傳輸使用的不同安全編碼方案的適用性對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯然的。注意，如上所提到的，在一個實施例中，編碼器106充當(dāng)比特流102的穿通設(shè)備(也即，編碼器基本上不做什么來修改輸入比特流的格式；換言之，不修改輸入比特流的內(nèi)容而是僅僅提供與從編碼器輸出的一個或多個編碼比特流(至少名稱上如本文描述的)具有相同形式的輸入比特流)，并且此時，發(fā)射機(jī)和通信系統(tǒng)的這種實施例所提供的安全性依賴于在傳輸期間光纖中存在多個比特流這一事實。
[0046]在空間復(fù)用的多芯或多模光纖中，波導(dǎo)彎曲將導(dǎo)致輕微泄漏到光纖外，類似于單?；騻鹘y(tǒng)的多模光纖。然而，在光纖分接過程期間，信息的空間度將嚴(yán)重退化或者甚至完全喪失。因此，由于光纖分接竊聽者將不再能夠正確地解碼在個體模式上傳輸?shù)男畔?，必然會使得安全信息對于光纖分接竊聽者毫無用處。
[0047]在圖1中，所圖示的示例接收機(jī)150包括模式選擇性檢測器152和解碼器154。在一個實施例中，模式選擇性檢測器152被配置用于將從空間復(fù)用光纖130接收到的Mkx個模式156轉(zhuǎn)換成多個(K個)編碼比特流158 (其中K小于或等于M，M是波導(dǎo)支持的模式數(shù)目)，并且解碼器154被配置用于提供在對應(yīng)的發(fā)射機(jī)處的任何編碼器的反向操作，以及用于從該K個編碼比特流產(chǎn)生一個或多個輸出比特流160。在另一實施例中，模式選擇性檢測器152被配置用于將從空間復(fù)用光纖接收到的多個模式(也即，多個接收的模式156)轉(zhuǎn)換成多個編碼比特流158，其中編碼比特流的數(shù)目小于或等于模式的數(shù)目，并且解碼器154被配置用于根據(jù)該多個編碼比特流的比特的奇偶性對一個或多個輸出比特流160的信息進(jìn)行解碼，該多個編碼比特流對應(yīng)于要被恢復(fù)的、針對所有模式/纖芯以相同的發(fā)射波長并且在相同的符號時隙內(nèi)提供的信號。
[0048]圖2圖示了用于確定光纖分接竊聽者的存在的RX側(cè)的檢測機(jī)制。作為附加方面并且如圖2中所示，通過測量接收模式之間相比于未受干擾操作的損耗差分(或者，在使用光學(xué)放大的系統(tǒng)中，測量相比于未受干擾操作的SNR差分)，可以在合法通信接收機(jī)200處檢測竊聽者的存在?？梢允沟眠@兩個物理量均對接收機(jī)可用，例如，通過作為一些空間復(fù)用接收機(jī)的一體部分的模式去卷積多輸入多輸出(MMO)數(shù)字信號處理算法，或者通過光學(xué)模式分離之后的光功率或SNR測量(例如，在具有基本上解耦纖芯的多芯光纖的情況下，針對其的MMO信號處理不是必需在接收機(jī)處實現(xiàn))。因此，根據(jù)此處公開的原理的竊聽者檢測裝置可以實現(xiàn)為單機(jī)設(shè)備200或者作為接收機(jī)200的一部分。
[0049]每當(dāng)測量的功率或SNR差分從其額定(未被分接的)值偏離一可調(diào)整不確定性余量時，接收機(jī)推斷存在光纖彎曲并且觸發(fā)警報以警告操作者可能存在竊聽者。取決于系統(tǒng)配置，差分功率或SNR測量也可以基于K個空間模式和L個波長的任何混合組合。[0050]圖2圖示了用于確定光纖分接竊聽者的存在的示例裝置。如所示，裝置200包括模式選擇性檢測器210，用于檢測空間復(fù)用信號的多個模式212 ;測量設(shè)備214，用于測量空間復(fù)用信號的多個模式的參數(shù)，其中參數(shù)是功率或信噪比(SNR);差值計算器216，用于在子集模式中和/或已知的未受干擾參數(shù)集合中比較所測量的參數(shù)并確定差值，其中子集包括至少一個模式；以及閾值和警報設(shè)備，用于在差值超出界限時設(shè)置警報指示220。閾值和警報模塊可以配置用于在差值變化量大于閾值時設(shè)置警報指示。模式選擇性檢測器、測量模塊、差值計算器和閾值和警報模塊中的至少一個可以是光學(xué)元件。模式選擇性檢測器、測量模塊、差值計算器和閾值和警報模塊中的至少一個是電學(xué)元件。
[0051]例如，在一個實施例中可以使用在上文引用的Essiambre等人的專利申請中公開的MIMO DSP。MIMO DSP算法的一個附帶結(jié)果可以是差分損耗和差分SNR。因此，所提議方法的步驟可以全電子式地完成。在基本上解耦的多芯的情況下，不會使用MMO DSP0因此，在一個實施例中，圖1的接收機(jī)160可以光學(xué)地分接出從每個纖芯接收到的光的一小部分(未示出分接)。分接出的光繼而可以被光學(xué)地分析，例如通過光功率測量、波長分辨光SNR測量，等等。(這些監(jiān)視技術(shù)本身對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是已知的。)一旦測量了功率或SNR，方法的剩余步驟可以電子式地完成(參數(shù)比較、閾值、警報)。當(dāng)然，混合解決方案也是可以的。
[0052]在一個實施例中，方法包括接收空間復(fù)用信號；測量該空間復(fù)用信號的每個模式的參數(shù)，其中參數(shù)是功率或信噪比(SNR);在模式子集中和/或已知的未受干擾參數(shù)集合中比較所測量的參數(shù)并確定差值集合，其中模式子集包括至少一個模式；以及在差值集合指示超出界限狀況時設(shè)置警報指示。
[0053]針對上述參數(shù)比較和差值確定存在三個方面。在一個實施例中，差值可以是僅在測量的參數(shù)之中比較。在另一實施例中，差值基于在測量的參數(shù)與對應(yīng)額定(未受干擾)值(例如存儲在查找表中的額定值)之間進(jìn)行的比較來確定。在又一實施例中，比較使用上述兩種比較方法的組合。
[0054]當(dāng)差值的和或者個體差值變化超過閾值的量時，差值集合可以被確定為超出界限。閾值可以是用戶定義的安全性閾值，從而超級敏感用戶可以將此閾值設(shè)置得非常嚴(yán)并且接受偶爾的錯誤警報，而不那么敏感的用戶可以將此閾值設(shè)置得比較寬松并且避免錯誤警報。
[0055]盡管已經(jīng)參考圖示實施例描述了本發(fā)明，但是此描述不旨在于從限制意義上進(jìn)行解釋，而是僅作為示例性的實施例。
[0056]本發(fā)明的實施例可以實現(xiàn)為基于電路的處理，包括可能的單個集成電路上的實現(xiàn)。
[0057]除非以其他方式明確指出，每個數(shù)字值和范圍應(yīng)當(dāng)解釋為近似，如同詞語“大約”出現(xiàn)在值或范圍的值之前一樣。
[0058]還將理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對已經(jīng)對其進(jìn)行描述和圖示以便解釋本發(fā)明的本質(zhì)的部件的細(xì)節(jié)、材料和布置做出各種變化，而不偏離所附權(quán)利要求中表述的本發(fā)明的范圍。
[0059]權(quán)利要求中附圖標(biāo)號和/或附圖參考標(biāo)注的使用旨在于標(biāo)識所請求保護(hù)主題的一個或多個可能的實施例，以便幫助解釋權(quán)利要求。這種使用不被解釋為將這些權(quán)利要求的范圍必然限制為對應(yīng)附圖所示出的實施例。
[0060]盡管所附方法權(quán)利要求(如果存在的話)以具有對應(yīng)標(biāo)簽的特定順序記載了步驟，除非權(quán)利要求的記載以其他方式暗示用于實現(xiàn)這些部分的一些或全部的特定順序，否則這些步驟不是必然旨在于限制為以該特定順序?qū)崿F(xiàn)。
[0061]此處使用的“ 一個實施例”或“一實施例”是指結(jié)合該實施例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性可以包括在本發(fā)明的至少一個實施例中。短語“在一個實施例中”在說明書中各處的出現(xiàn)不是必然所有都指代同一實施例，單獨或備選實施例也不是必然與其他實施例相互排斥。這同樣適用于術(shù)語“實現(xiàn)”。
[0062]同樣為了描述的目的，術(shù)語“耦合”、“耦接”、“被耦合”、“連接”、“聯(lián)接”或“連接的”
是指本領(lǐng)域已知或?qū)黹_發(fā)的允許能量在兩個或更多元件之間傳遞的任何方式，并且可以設(shè)想插入一個或多個附加元件，盡管不是必需的。相反，術(shù)語“直接耦合”、“直接連接”等暗示著沒有這種附加元件。
[0063]權(quán)利要求所覆蓋的實施例局限于這樣的實施例:(1)其被本說明書所支持(enabled)，以及(2)對應(yīng)于法定主題。不支持的實施例以及對應(yīng)于非法定主題的實施例被明確放棄，即使它們形式上落入權(quán)利要求的范圍中。
[0064]說明書和附圖僅僅圖示了本發(fā)明的原理。因此將會理解，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將能夠設(shè)計出各種布置，盡管這些布置未在本文中明確描述或示出，但是這些布置具體化本發(fā)明的原理并且包括在本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)。而且，本文所記載的所有示例原則上旨在于清楚地僅出于教學(xué)目的以幫助讀者理解發(fā)明人所貢獻(xiàn)的本發(fā)明的原理和概念以促進(jìn)本領(lǐng)域，并且應(yīng)當(dāng)理解為不限制于這種具體記載的示例和條件。而且，本文中記載原理、方面和本發(fā)明實施例以及本發(fā)明特定示例的所有陳述旨在于涵蓋其等同物。
[0065]附圖中示出的各種元件的功能，包括標(biāo)注為“處理器”、“控制器”、“設(shè)備”或“模塊”的任何功能塊，可以通過使用專用硬件以及能夠與適當(dāng)軟件關(guān)聯(lián)執(zhí)行軟件的硬件來提供。在由處理器提供時，功能可以由單個專用處理器、由單個共享處理器或者由多個個體處理器來提供，這些個體處理器中的一些可以是共享的。另外，術(shù)語“處理器”或者“控制器”或者“模塊”的明確使用不應(yīng)解釋為僅指代能夠執(zhí)行軟件的硬件，并且可以隱含地包括而不限于數(shù)字信號處理器(DSP)硬件、專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、用于存儲軟件的只讀存儲器(ROM)、隨機(jī)存取存儲器(RAM)和非易失性存儲裝置。也可以包括其他常規(guī)和/或定制硬件。類似地，圖中所示的任何交換機(jī)都僅是概念性地。它們的功能可以通過程序邏輯操作、通過專用邏輯、通過程序控制和專用邏輯的交互、或者甚至手動地來執(zhí)行，如從上下文更具體理解的那樣，具體技術(shù)可由實施者選擇。
[0066]本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，本文的任何框圖表示具體化本發(fā)明的原理的示例性電路的概念性圖示。類似地，將會理解，任何流程圖、流程框圖、狀態(tài)轉(zhuǎn)變圖、偽代碼等等表示可以基本上以計算機(jī)可讀介質(zhì)表示并且因此由計算機(jī)或處理器執(zhí)行的各種處理，無論是否明確示出這種計算機(jī)或處理器。
【權(quán)利要求】
1.一種發(fā)射機(jī)，包括: 編碼器，被配置用于將一個或多個輸入比特流編碼為多個編碼比特流并且提供所述多個編碼比特流作為輸出； 多個調(diào)制器，每個調(diào)制器被配置用于接收所述多個編碼比特流中的相應(yīng)編碼比特流，對所述多個編碼比特流中的所述相應(yīng)編碼比特流進(jìn)行調(diào)制，以及提供經(jīng)調(diào)制的輸出信號；以及 空間復(fù)用器，被配置用于對多個經(jīng)調(diào)制的輸出信號進(jìn)行空間復(fù)用以插入在空間復(fù)用波導(dǎo)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)射機(jī)，其中所述空間復(fù)用器被配置用于向多模光纖的模式提供所述空間復(fù)用的多個經(jīng)調(diào)制的輸出信號中的至少一個。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)射機(jī)，其中所述空間復(fù)用器被配置用于向多芯光纖的纖芯提供所述空間復(fù)用的多個經(jīng)調(diào)制的輸出信號中的至少一個。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)射機(jī)，其中恢復(fù)所述一個或多個輸入比特流要求對應(yīng)于待檢測的所述一個或多個輸入比特流的所述空間復(fù)用的多個經(jīng)調(diào)制的輸出信號中的所有輸出信號必須被同時地、空間選擇性地檢測。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)射機(jī)，其中對應(yīng)于所述一個或多個輸入比特流的所述空間復(fù)用的多個經(jīng)調(diào)制的輸出信號中的子集必須被同時地、空間選擇性地檢測，以便恢復(fù)第一輸入比特流。
6.根據(jù)權(quán)利要 求1所述的發(fā)射機(jī)，其中所述編碼器按照所述多個編碼比特流的比特的奇偶性對所述一個或多個輸入比特流的信息進(jìn)行編碼，并且其中所述多個調(diào)制器被配置用于針對在相同的發(fā)射波長并且在相同的符號時隙內(nèi)的所有模式或纖芯，對所述多個編碼比特流進(jìn)行調(diào)制。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)射機(jī)，其中所述編碼器按照所述多個編碼比特流的比特的奇偶性對所述一個或多個輸入比特流的信息進(jìn)行編碼，并且其中所述多個調(diào)制器被配置用于針對在不同發(fā)射波長的每個模式或纖芯，對所述多個編碼比特流進(jìn)行調(diào)制。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)射機(jī)，其中所述編碼器按照所述多個編碼比特流的比特的奇偶性對所述一個或多個輸入比特流的信息進(jìn)行編碼，并且其中所述多個調(diào)制器被配置用于針對多個不同符號時隙內(nèi)的模式或纖芯，對所述多個編碼比特流進(jìn)行調(diào)制。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)射機(jī)，其中所述編碼器按照包含在所述多個編碼比特流的比特中的信息的邏輯組合或代數(shù)組合對所述一個或多個輸入比特流進(jìn)行編碼。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)射機(jī)，還包括: 模式選擇性檢測器，被配置用于將從所述空間復(fù)用波導(dǎo)接收到的多個模式轉(zhuǎn)換成多個編碼比特流，其中編碼比特流的數(shù)目小于或等于模式的數(shù)目；以及 解碼器，被配置用于執(zhí)行所述編碼器的反向操作，所述解碼器被配置用于根據(jù)所述多個編碼比特流產(chǎn)生一個或多個輸出比特流。
11.一種用于安全傳輸?shù)姆椒ǎ龇椒ò? 通過編碼器跨多個編碼比特流對一個或多個輸入比特流進(jìn)行編碼； 通過調(diào)制器對所述多個編碼比特流中的相應(yīng)比特流進(jìn)行調(diào)制以形成多個經(jīng)調(diào)制的信號；以及通過空間復(fù)用器對所述多個經(jīng)調(diào)制的輸出信號進(jìn)行空間復(fù)用以插入到空間復(fù)用波導(dǎo)
上。
【文檔編號】H04J14/02GK103477581SQ201280004906
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2012年1月4日 優(yōu)先權(quán)日:2011年1月9日
【發(fā)明者】P·J·溫澤 申請人:阿爾卡特朗訊