[发明专利]面向QPSK信号的全光快速模式匹配方法与系统及其应用

说明书

本发明公开了面向QPSK信号的全光快速模式匹配方法与系统及其应用，其中，所述匹配系统或方法将待匹配序列分成包含不同类型相位符号的两路，并利用相位压缩处理对输入的QPSK信号组成的光数据序列进行不同的压缩，使其变换为两路只包含其中两个相位符号和一个空符号的数据序列，在全光模式匹配单元中，每一路只需要识别四个相位符号中的两个，简化了符号处理过程，突破了原本二进制全光模式匹配系统的局限，不仅将全光模式匹配向更高阶的调制格式延伸，并且能够极大地提高全光模式匹配系统的处理效率和吞吐量，快速有效地完成模式识别。

技术领域

本发明涉及光网络安全的技术领域。

背景技术

当前，数字经济的蓬勃发展成为推动世界经济增长的重要引擎，网络是构建 数字世界的基石，建设高速、可靠、安全的网络一直是我国的战略规划。光网络 作为各类型网络的基础物理设施，具有传输容量大、承载业务多、覆盖面积广等 特点，同样获得了快速发展，有力地支撑了5G、数据中心、物联网、空天地一 体化等信息与通信产业。尤其对于5G来说，由于基站之间的互连和数据流量增 长带来了海量的光纤光缆需求，5G的发展将极大刺激光通信网络的建设和部署。

光网络作为整个通信系统中的物理链路层，因其传输介质封闭绝缘，信号速 率和可靠性高等特点，传统意义上被认为具有较高的安全性，因此针对业务传输 的安全防御措施通常在电层实现，导致光网络的安全性一直被忽略，但针对光网 络安全的破坏行为确并不少见。

由于光网络在传输、交换及管控等方面的研究和设计主要考虑透明开放和互 联互通，光网络的防护还比较薄弱，并且已有的安全措施主要聚焦在针对光传输 通道的安全防护。具体的，针对光网络安全问题，现有技术中提出的一系列安全 防护措施主要包括：光码分多址技术(Optical Code Division Multiple Access， O-CDMA)、量子加密通信技术、混沌加密技术、节点安全加固技术、入侵检测 技术、光网络安全管理、光子防火墙等。

其中，防火墙是一种比较成熟的抗网络攻击和入侵的安全防护措施，因高速 电子信号处理系统中的光电转化具有成本高、处理速度慢、处理带宽小等缺陷， 同时随着光纤通信技术的不断发展，超100Gbps全光信息处理成为未来光网络的 必然趋势，仅仅在电层对传输数据进行入侵检测和安全防御不能适应光网络高 速、大容量、低时延的传输特征，防火墙功能在光网络中应用时需进行光层的延 伸，在光层进行入侵检测和防御手段的实施，即需要设计支持全光信息处理的光 子防火墙。如现有技术中由欧盟资助的“光信号线速安全监控”项目，其光子防 火墙利用全光匹配直接在光域进行光信号所承载信息的识别，依据已设定的安全 策略选择相应的防御手段，实现光域的入侵检测和安全防护。该项目已经实验实 现42.6Gbps速率的光突发数据包的入侵检测，兼容非归零码和归零码两种光信号 格式，光信号匹配系统支持长达256比特的目标模式长度。

类似地，现有技术中的光子防火墙多利用全光匹配机制直接对光信号所承载 的信息进行识别，无需进行光电转换，具有处理速度快、能耗低、容量大的优势， 但因目前全光匹配还存在匹配速率低、无法适用于高阶调制格式等缺陷，使得应 用性能受到了限制，具体包括如：

(1)基于半导体光放大器的匹配模型处理速率低