СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ В ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ СО СПЕКТРАЛЬНЫМ УПЛОТНЕНИЕМ
METHOD OF INFORMATION TRANSFER IN FIBRE OPTIC SYSTEM OF DATA TRANSFER WITH SPECTRAL MULTIPLEX

Изобретение относится к способам передачи данных в системах связи и может быть использовано при разработке волоконно-оптических систем передачи данных (ВОСПД) со спектральным уплотнением, защищенных от восстановления смыслового содержания передающихся данных при их несанкционированном съеме с боковой поверхности оптического волокна.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению является способ передачи информации в волоконно-оптической системе передачи данных со спектральным уплотнением, основанный на том, что сигналы, поступающие по N каналам, преобразуются в оптические сигналы на разных несущих длинах волн, мультиплексируются и передаются в виде суммарного оптического сигнала по оптическому волокну, на приемной стороне суммарный сигнал демультиплексируется и полученные оптические сигналы на соответствующих длинах волн преобразуются в исходные электрические сигналы (В.В.Шубин. Волоконно-оптические системы и информационная безопасность, СПб, «Ива», 2006, с.94).
Недостатком указанного выше способа передачи информации в волоконно-оптической системе передачи данных со спектральным уплотнением является низкая защищенность передаваемых данных от восстановления смыслового содержания при их несанкционированном съеме с боковой поверхности оптического волокна.
Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в повышении защищенности информации, передающейся в ВОСПД со спектральным уплотнением.
Решение указанной задачи достигается тем, что в способе передачи информации в волоконно-оптической системе передачи данных со спектральным уплотнением, основанном на преобразовании сигналов, поступающих по N каналам, в оптические сигналы на разных несущих длинах волн, мультиплексировании и передаче в виде суммарного оптического сигнала по оптическому волокну, на демультиплексировании суммарного сигнала на приемной стороне и преобразовании полученных оптических сигналов на соответствующих длинах волн в исходные электрические сигналы, на передающей стороне перед преобразованием в оптический сигнал осуществляют пространственную коммутацию каналов, передающих электрические сигналы, на основе изменения коммутационной матрицы по известному закону, использующему в качестве аргумента случайное число, которое генерируется через временные интервалы Δt, определяемые скоростью передачи информации в каналах, при изменении коммутационной матрицы формируют синхронизирующие управляющие сигналы, содержащие информацию о случайном числе, используемом для коммутации в данный временной интервал, и передают по N+1 каналу принимающей стороне, где после оптико-электронного преобразования осуществляют восстановление исходных сигналов в каналах, посредством осуществления обратной операции коммутации каналов по тому же закону с использованием синхронизирующих управляющих сигналов для соответствующих временных интервалов.
Сущность изобретения заключается в следующем.
На передающей стороне перед электронно-оптическим преобразованием осуществляют разбиение электрического сигнала на временные интервалы определенной длины и переносят сигнал из определенного временного интервала одного канала в тот же временной интервал другого канала. Взаимооднозначное соответствие коммутируемых каналов определяется заданной закономерностью для каждого временного интервала. После чего полученные сигналы преобразуются в оптические на разных длинах волн, мультиплексируются и передаются по оптическому волокну в виде суммарного оптического сигнала. На принимающей стороне после демультиплексирования и преобразования полученных оптических сигналов в электрические осуществляется обратная операция пространственной коммутации каналов для каждого временного интервала. В результате получают исходные электрические сигналы.
Способ передачи информации в волоконно-оптической системе передачи данных с волновым уплотнением может быть реализован, например, с помощью устройства, структурная схема которого представлена на фигуре 1, где обозначено:
1 - коммутатор на передающей стороне;
2 - многоканальный электронно-оптических преобразователь (ЭОП);
3 - оптический мультиплексор;
4 - оптическое волокно (ОВ);
5 - оптический демультиплексор;
6 - многоканальный оптико-электронный преобразователь (ОЭП);
7 - коммутатор на принимающей стороне;
- входные электрические сигналы, где =1..N;
- преобразованные электрические сигналы, где =1..N;
- оптические сигналы на несущей длине волны , где =1..N;
- синхронизирующий сигнал, передающий служебную информацию;
- синхронизирующий сигнал, преобразованный в оптический на
несущей длине волны ,
- суммарный оптический сигнал.
По N каналам электрические сигналы  поступают на N входов коммутатора (1), установленного перед электронно-оптическим преобразователем (2). В коммутаторе на передающей стороне в каждый определенный временной интервал Δt заполняется матрица коммутации , характеризующая состояние коммутатора в течение данного Δt,
где с - счетчик коммутаций (увеличивается на 1 при каждом Δt);
- порядковый номер входа коммутатора, =1..N;
- порядковый номер выхода коммутатора =1..N.
Взаимнооднозначное соответствие  и  определяется по некоторому заложенному в коммутаторе закону: , где  - случайное целое число из интервала [1..N!], которое генерируется случайным образом в каждом временном интервале .
Матрица  заполняется следующим образом: для каждого  от 1 до N выполняется операция: если , то =1, остальные элементы матрицы  равны 0, то есть вход  должен коммутироваться с выходом  в течение данного промежутка времени .
В соответствии с матрицей коммутации изменяется состояние коммутатора, расположенного на передающей стороне: вход  коммутируется с выходом  на время , если =1.
Одновременно с коммутацией по (N+1)-мy каналу коммутатором подается сигнал , необходимый для синхронизации и несущий информацию о случайном числе , необходимом для заполнения матрицы коммутации в коммутаторе на принимающей стороне.
С выходов коммутатора, расположенного на передающей стороне сигналы  (k=1..N+1) поступают на соответствующие входы ЭОП, который преобразует каждый сигнал в оптический на соответствующей несущей длине волны . Полученные оптические сигналы  объединяются мультиплексором (3) в суммарный оптический сигнал, который передается по ОВ (4) и принимается приемной стороной.
На выходе ОВ демультиплексор (5) разделяет суммарный оптический сигнал на N+1 каналов в соответствии с длиной волны и направляет на входы ОЭП (6). В ОЭП оптические сигналы  преобразуются в электрические  и подаются на входы коммутатора (7).
При поступлении на N+1 вход коммутатора сигнала  и получении значения числа  происходит заполнение коммутационной матрицы  по закону , аналогичному заложенному в коммутаторе на передающей стороне: если для каждого  от 1 до N , то =1, остальные элементы матрицы  равны 0, то есть вход коммутатора  должен коммутироваться с выходом коммутатора  на время .
После чего происходит коммутация входов и выходов коммутатора в соответствии с этой матрицей. В результате на выходах коммутатора формируются исходные сигналы .
На фигуре 2 представлена схема, поясняющая принцип работы коммутатора для трех каналов передачи данных. На входы коммутатора поступают информационные сигналы : , , . Коммутатор через равные временные интервалы  меняет свое состояние : , , , , осуществляя коммутацию своих входов и выходов: на выход  коммутатора в течение времени  подается фрагмент сигнала : . В результате на выходах коммутатора формируются сигналы : , , , каждый из которых является последовательностью фрагментов сигналов  где зависимость  от с определяется закономерностью . Например сигнал  является последовательностью фрагментов ,,,.
С выходов коммутатора сигналы  подаются на входы ЭОП, мультиплексируются и передаются по ОВ на принимающую сторону, где демультиплексируются, преобразуются в электрические и подаются на входы коммутатора. В коммутаторе на принимающей стороне происходит обратная операция по формированию из  исходных сигналов .
Злоумышленник, осуществляя несанкционированный съем информации с боковой поверхности ОВ, после демультиплексирования и преобразования оптического сигнала в электрический получает сигнал в виде , что затрудняет восстановления смыслового содержания передающихся данных при их несанкционированном съеме.
Закон , используемый для заполнения коммутационной матрицы, одинаков для коммутаторов, используемых на принимающей и передающей сторонах одного неразрывного участка сети, не имеющего ответвлений и регенераторов.
Изобретение применимо, так как устройство, реализующее предложенный способ, может быть изготовлено на базе промышленно выпускаемой микроэлектронной базы.