МНОГОКАНАЛЬНАЯ СИСТЕМА БЕЗОПАСНОЙ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ ПО МНОГОМОДОВОМУ ВОЛОКОННОМУ СВЕТОВОДУ

Полезная модель относится к технике связи и может быть использована в волоконно-оптических системах передачи закрытой информации, особенно в тех случаях, когда необходимо обеспечить безопасность связи без использования криптографических методов защиты, в частности на абонентских линиях и между абонентскими установками в абонентской распределительной сети узлов связи.
Известно устройство (см. патент РФ №2110894, МПК Н 04 В 10/00, опубл. 1998.05.10) защиты информации в волоконно-оптических линиях связи от несанкционированного доступа; содержащее: формирователь ограниченных по уровню мощности информационного и контрольного оптических сигналов; преобразователь модового состава оптического излучения на входе оптической линии связи, уменьшающий мощности, переносимой модами высших порядков; приемник сигналов, выделяющий контрольный сигнал и сравнивающий его с величиной опорного сигнала; формирователь сигнала управления передачей информации.
Такое устройство не может быть использовано для многоканальной связи, кроме того, устройства формирования и последующего выделения контрольного сигнала хорошо известны в технике связи и не могут обеспечить надежной защиты информации.
Известно также устройство (см. патент РФ №2071179 МПК Н 04 В 10/12, опубл. 1996.12.27) передачи и приема цифровой информации по многомодовому волоконному световоду, содержащее блок манипуляции ширины спектральной линии излучения на передающей стороне в соответствии с передаваемым
информационным сигналом, блок ввода манипулированного оптического излучения в многомодовый световод; на приемной стороне - блок оптимального различения спекл-структур на выходном торце многомодового волоконного световода по их контрасту с помощью матрицы фотодетектора с целью выделения информационного сигнала.
Такой способ защиты информации может быть раскрыт с помощью анализатора спектра, поэтому его надежность невысока.
Наиболее близко по сущности к заявляемому устройство многоканальной связи с разделением каналов по поперечным модам (см. Методы компьютерной оптики / Под ред. В.А.Сойфера. - М.: Физматлит, 2000, с.457-459). Оно содержит последовательно расположенные и оптически связанные между собой: источник оптического излучения; блок модуляторов света в каждом информационном канале; блок формирования поперечных мод; волоконный световод; блок анализа поперечных мод и матрицу фотодетекторов.
Степень защиты информации, обеспечиваемая таким устройством, довольно высока, так как спектральный интервал между поперечными модами волоконного световода весьма мал и не разрешается спектрометрами. Однако, если будет раскрыт сам принцип такой защиты информации, становится возможным несанкционированный доступ к закрытой информации в силу известности самих поперечно-модовых разложений и не очень большого (не более 100) количества поперечных мод в коммерческих волоконных световодах.
В основу полезной модели поставлена задача повышения степени защиты информации от несанкционированного доступа.
Данная задача решается за счет того, что в устройство, последовательно содержащее расположенные и оптически связанные между собой: источник оптического излучения; блок формирования поперечных мод; волоконный
световод; блок анализа поперечных мод и матрицу фотодетекторов после источника оптического излучения дополнительно введена матрица кодирующих устройств для бездисперсионных многомодовых пакетов, оптически связанная с источником оптического излучения и с блоком формирования поперечных мод, также дополнительно введен блок декодирования сигнала, поступающего с матрицы фотодетекторов, электрически связанный с матрицей фотодетекторов.
k
k
k
В качестве носителей каналов передачи информационных сигналов используются не отдельные поперечные моды, а суперпозиции поперечных мод с равными значениями постоянной распространения β (бездисперсионные многомодовые пакеты)  где M - число волноводных мод, соответствующих значению постоянной распространения β. При этом одна и та же мода  не может выбираться для реализации разных каналов.
Для каждой суперпозиции весовые коэффициенты мод , управляются информационным сигналом при помощи кодирующего устройства в соответствие с алгоритмом, известным лишь получателям, имеющим официальный доступ к закрытой информации.
k
Наличие нескольких взамно-ортогональных поперечных волноводных мод в каждом бездисперсионном многомодовом пакете и большого количества возможных комбинаций мод с одинаковым значением постоянной распространения β приводит к появлению дополнительной возможности защиты передаваемой информации.
k
k
В то же время, бездисперсионные многомодовые пакеты, подобно отдельным волноводным модам, не искажаются при распространении их в волноводе в силу одинаковых значений постоянных распространения β входящих в них мод , и таким образом, информационный сигнал может быть декодирован на приемном конце в соответствии с алгоритмом декодирования. Взаимная ортогональность мод , соответствующих одному значению постоянной распространения β, позволяет решить задачу их разделения методами компьютерной оптики.
Устройство (Рис.1) содержит последовательно расположенные и оптически связанные между собой: источник оптического излучения 1, матрицу кодирующих устройств для бездисперсионных многомодовых пакетов 2, блок формирования поперечных мод 3, волоконный световод 4, блок анализа поперечных мод 5, матрицу фотодетекторов 6, блок декодирования 7.
Работает устройство следующим образом: источник оптического излучения 1 освещает матрицу кодирующих устройств для бездисперсионных многомодовых пакетов 2, элементы которой управляют интенсивностью световых волн в соответствие с поступающими информационными сигналами и алгоритмом кодирования. Пучок света, прошедший через блок формирования поперечных мод 3 состоит из бездисперсионных многомодовых пакетов, промодулированных в соответствие с информационными сигналами и алгоритмом кодирования. Далее этот пучок света проходит через волоконный световод 4 и блок анализа поперечных мод 5. Его интенсивность, регистрируемая элементами матрицы фото детекторов 6, в определенных точках будет пропорциональна весовым коэффициентам поперечных мод. Далее после обработки в блоке декодирования 7 выделяется информационный сигнал.