论文部分内容阅读
摘 要:全光网络由于承载大量信息,安全性和可靠性十分重要。而随着信息科技技术的不断发展,光纤传感器在全光网络安全防范中逐渐发挥作用,起到了重要作用,鉴于此,本文对光纤传感器与全光网络的原理与特点进行分析,针对全光网络存在的脆弱性,提出几点看法和建议。
关键词:光纤传感器 全光网络 安全
中图分类号:TP3 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)03(b)-0010-01
1 光纤传感器的原理
光纤传感器在应用上分为传光型的和传感型的。顾名思义,前一种就是起到传输光的作用,传感元件要与光纤连在一起;后一种就是既有传输光的作用,又有传感作用。现在研究热点几乎都是后一种。因为光纤传感器作为传感用有很多的应用,比如抗腐蚀,抗电磁干扰等,可以在复杂恶劣的环境下使用。作为传感用的光纤,原理上就是通过对传输光的偏振,强度,相位,波长,周期,频率等进行调制,通过检测器获得调制结果而进行传感的器件。因为当外界的环境变化时,比如说温度,应力、磁、声、压力、温度、加速度等都会对光纤的折射率分布等一些构造产生微小的影响,导致传输光的特性发生改变,通过探测这些改变而得到外界的变化,起到传感作用。 至于应用方面就很广泛了,几乎可以应用到现在大多数电学传感器应用的领域了,比如现在比较火的是安防,围界安全,输油管道安全实时监控等,应用前景很广。
2 全光网络的安全分析
目前,全光网络的出现以其高传输带宽、高处理能力以及抗电磁干扰能力强的特点,将逐步替代现有的网络和光电网络,成为干线通信网的首选技术。由于承载大量信息传输重任,其可靠性和安全性十分重要。其作为一种全新的网络,安全与否,一直影响着全光网络技术的发展。研究表明,传统的电网络和光电网络中存在的安全问题在全光网络中也同样存在。全光网络常见攻击方式有:
2.1 带内干扰
如图1所示的是在链路中间(4,5)的单一攻击点,这将不但影响到攻击信号首先达到的节点(节点5),而且影响到与攻击节点5相连的其他节点(节点1和节点2)。目前的探测方法不能正确地定位攻击点。
2.2 带外干扰
利用带外干扰来引发光学器件的窜扰以实现攻击。攻击者可以利用泄漏组件或交叉调制效应来降低通信信号成分。
3 光纤传感器在全光网络安全防范中的应用
下面以分布式光纤传感器为例,探讨光纤传感器在全光網络安全防范中的应用。分布式光纤传感器是利用光波在光纤中传输的特性,可沿光纤长度方向连续地传感被测量(温度、压力、应力和应变等)。此时,光纤既是传感介质,又是被测量的传输介质。传感光纤的长度可从1千米达上百千米。分布式光纤传感器除具有一般光纤传感器的优点外,它还具有以下无可比拟的优点。(1)空间范围大分布式光纤传感器可在大空间范围连续进行传感,这是优于其他传感器的突出优点。(2)结构简单,使用方便传感和传光为同一根光纤(有时,仅为一般的通信光纤)传感部分结构简单,使用时,也只要将此传感光纤铺设到被测量处。(3)性价比低由于分布式光纤传感器可在大空间范围连续、实时进行测量,因此,可在沿光纤长度范围内获得大量信息。
分布光纤传感器在原理上主要需解决两个问题:一是传感元件的选择,例如光纤,要求能给出被测量沿空间位置的连续变化值;二是解调方法的确定,要求能准确给出被测量所对应空间的位置。对于前者,可利用光纤中传输损耗、模耦合、传播的相位差以及非线性效应等给出连续分布的测量结果;对于后者,则可利用光时域反射技术(()TDR)、扫描干涉技术、干涉技术等给出被测量所对应的空间位置。分布式光纤传感器是理想的结构应变分布的监测器,利用光导纤维具有的传感运输双重特性,迅速实现对待测场沿光纤分布的多点甚至连续点测量。分布式光纤传感器应敷设在结构易出现损伤或者结构的应变变化对外部环境因素较敏感的部位,以获得良好的监测效果。光纤断裂是光纤通信网络中的首要的网络故障,需要在光网络的物理层进行完整的保护,在光网络的物理层完整性上的保护,基本上都是采用分布式光纤器进行监控。光纤传感器在对光纤的攻击、定位和监控或测试上将会起到愈来重要的作用。目前广泛应用的是光时域反射仪和光频域反射仪两种。其中光时域反射仪(OTDR)是通过光脉冲注入光纤与返回入射端的时间差来提取位置信息.基于(OTDR)的光纤传感技术分别有基于布里渊散射光时域反射仪(BOTDR)分布式光纤传感器,下面列出几类光纤传感器特点和在全光网络安全防范措施中的应用。
基于OTDR光纤传感器的特点及其在光网络中的应用
(1)光纤传感器(基于OTDR)优点:能连续显示整个光纤线路的损耗相对于距离的变化。非迫害性强,功能多,使用方便。缺点:在使用时始终有一段盲区,从光纤两端测出的衰减值有差别,通常取平均值。应用:对于光纤损耗点的检测
(2)光纤传感器(基于BOTDR)优点:对于单一分布参数的测量有很高的精度和空间分辨率。缺点:由于布里渊频移很小,且其线宽窄,要求激光器具有很高的频率稳定性和极窄的可调线宽,对光滤波器有极高的要求。应用:应力和温度的监测
(3)光纤传感器(基于BOTDA)优点:很高的精度和空间分辨率,动态范围大,测量精度高。缺点:系统复杂,泵浦激光器和探测激光器需放在被测光纤的两端,不能测断点,应用条件受到限制。应用:应力和温度变化监测。
4 结语
全光网络传送的信息容量巨大,网络一旦出现故障将会带来不可估计的损失。为了提高业务传送的可靠性,光传送网一般都带有保护。本文针对目前常见的一些攻击方法,提出有关全光网络通信网络安全防护的初步想法,采取一些较为有效的方法进行探测和定位,但是全光网络的发展目前还不完善,安全的完全实现还依赖于光器件的发展和密码技术的成熟,这应该是我们下一步要进行的一项很重要的工作。
参考文献
[1] 赵文玉,纪越峰,全光网络的安全管理研究,电信科学.2007,(5).
[2] 汪超,罗青松,光网络安全及防范技术研究,广西通信技术2007,(1).
关键词:光纤传感器 全光网络 安全
中图分类号:TP3 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)03(b)-0010-01
1 光纤传感器的原理
光纤传感器在应用上分为传光型的和传感型的。顾名思义,前一种就是起到传输光的作用,传感元件要与光纤连在一起;后一种就是既有传输光的作用,又有传感作用。现在研究热点几乎都是后一种。因为光纤传感器作为传感用有很多的应用,比如抗腐蚀,抗电磁干扰等,可以在复杂恶劣的环境下使用。作为传感用的光纤,原理上就是通过对传输光的偏振,强度,相位,波长,周期,频率等进行调制,通过检测器获得调制结果而进行传感的器件。因为当外界的环境变化时,比如说温度,应力、磁、声、压力、温度、加速度等都会对光纤的折射率分布等一些构造产生微小的影响,导致传输光的特性发生改变,通过探测这些改变而得到外界的变化,起到传感作用。 至于应用方面就很广泛了,几乎可以应用到现在大多数电学传感器应用的领域了,比如现在比较火的是安防,围界安全,输油管道安全实时监控等,应用前景很广。
2 全光网络的安全分析
目前,全光网络的出现以其高传输带宽、高处理能力以及抗电磁干扰能力强的特点,将逐步替代现有的网络和光电网络,成为干线通信网的首选技术。由于承载大量信息传输重任,其可靠性和安全性十分重要。其作为一种全新的网络,安全与否,一直影响着全光网络技术的发展。研究表明,传统的电网络和光电网络中存在的安全问题在全光网络中也同样存在。全光网络常见攻击方式有:
2.1 带内干扰
如图1所示的是在链路中间(4,5)的单一攻击点,这将不但影响到攻击信号首先达到的节点(节点5),而且影响到与攻击节点5相连的其他节点(节点1和节点2)。目前的探测方法不能正确地定位攻击点。
2.2 带外干扰
利用带外干扰来引发光学器件的窜扰以实现攻击。攻击者可以利用泄漏组件或交叉调制效应来降低通信信号成分。
3 光纤传感器在全光网络安全防范中的应用
下面以分布式光纤传感器为例,探讨光纤传感器在全光網络安全防范中的应用。分布式光纤传感器是利用光波在光纤中传输的特性,可沿光纤长度方向连续地传感被测量(温度、压力、应力和应变等)。此时,光纤既是传感介质,又是被测量的传输介质。传感光纤的长度可从1千米达上百千米。分布式光纤传感器除具有一般光纤传感器的优点外,它还具有以下无可比拟的优点。(1)空间范围大分布式光纤传感器可在大空间范围连续进行传感,这是优于其他传感器的突出优点。(2)结构简单,使用方便传感和传光为同一根光纤(有时,仅为一般的通信光纤)传感部分结构简单,使用时,也只要将此传感光纤铺设到被测量处。(3)性价比低由于分布式光纤传感器可在大空间范围连续、实时进行测量,因此,可在沿光纤长度范围内获得大量信息。
分布光纤传感器在原理上主要需解决两个问题:一是传感元件的选择,例如光纤,要求能给出被测量沿空间位置的连续变化值;二是解调方法的确定,要求能准确给出被测量所对应空间的位置。对于前者,可利用光纤中传输损耗、模耦合、传播的相位差以及非线性效应等给出连续分布的测量结果;对于后者,则可利用光时域反射技术(()TDR)、扫描干涉技术、干涉技术等给出被测量所对应的空间位置。分布式光纤传感器是理想的结构应变分布的监测器,利用光导纤维具有的传感运输双重特性,迅速实现对待测场沿光纤分布的多点甚至连续点测量。分布式光纤传感器应敷设在结构易出现损伤或者结构的应变变化对外部环境因素较敏感的部位,以获得良好的监测效果。光纤断裂是光纤通信网络中的首要的网络故障,需要在光网络的物理层进行完整的保护,在光网络的物理层完整性上的保护,基本上都是采用分布式光纤器进行监控。光纤传感器在对光纤的攻击、定位和监控或测试上将会起到愈来重要的作用。目前广泛应用的是光时域反射仪和光频域反射仪两种。其中光时域反射仪(OTDR)是通过光脉冲注入光纤与返回入射端的时间差来提取位置信息.基于(OTDR)的光纤传感技术分别有基于布里渊散射光时域反射仪(BOTDR)分布式光纤传感器,下面列出几类光纤传感器特点和在全光网络安全防范措施中的应用。
基于OTDR光纤传感器的特点及其在光网络中的应用
(1)光纤传感器(基于OTDR)优点:能连续显示整个光纤线路的损耗相对于距离的变化。非迫害性强,功能多,使用方便。缺点:在使用时始终有一段盲区,从光纤两端测出的衰减值有差别,通常取平均值。应用:对于光纤损耗点的检测
(2)光纤传感器(基于BOTDR)优点:对于单一分布参数的测量有很高的精度和空间分辨率。缺点:由于布里渊频移很小,且其线宽窄,要求激光器具有很高的频率稳定性和极窄的可调线宽,对光滤波器有极高的要求。应用:应力和温度的监测
(3)光纤传感器(基于BOTDA)优点:很高的精度和空间分辨率,动态范围大,测量精度高。缺点:系统复杂,泵浦激光器和探测激光器需放在被测光纤的两端,不能测断点,应用条件受到限制。应用:应力和温度变化监测。
4 结语
全光网络传送的信息容量巨大,网络一旦出现故障将会带来不可估计的损失。为了提高业务传送的可靠性,光传送网一般都带有保护。本文针对目前常见的一些攻击方法,提出有关全光网络通信网络安全防护的初步想法,采取一些较为有效的方法进行探测和定位,但是全光网络的发展目前还不完善,安全的完全实现还依赖于光器件的发展和密码技术的成熟,这应该是我们下一步要进行的一项很重要的工作。
参考文献
[1] 赵文玉,纪越峰,全光网络的安全管理研究,电信科学.2007,(5).
[2] 汪超,罗青松,光网络安全及防范技术研究,广西通信技术2007,(1).