Способ изготовления устройства энергонезависимого шифрования многопотокового оптического сигнала в каналах передачи информации

Изобретение относится к системам передачи оптических сигналов с шифрованным состоянием структуры информационного потока и может быть использовано при разработке оптико-электронных модулей специального назначения, имеющих незащищенные участки канала передачи информации. В способе изготовления устройства энергонезависимого шифрования многопотокового оптического сигнала в каналах передачи информации на адгезионной ленте размещают группы оптических волокон по числу передаваемых информационных потоков. Маркируют свободные концы групп оптических волокон, скатывают адгезионную ленту в рулон, формируя общий волоконный жгут. Далее выделяют отмаркированные группы оптических волокон в отдельные оптические жгуты, обеспечивающие передачу информационных потоков оптического сигнала, разрезают общий волоконный жгут посередине адгезионной ленты, формируя посредством единого разреза передающий и принимающий волоконно-оптические жгуты с абсолютно идентичными торцевыми поверхностями, обеспечивающие смешивание потоков оптического сигнала до прохождения им среды открытого доступа и последующее разделение информационных потоков оптического сигнала при его дешифровке. При этом посредством согласующего компонента осуществляют оптическое согласование торцевых поверхностей передающего и принимающего волоконно-оптического жгутов. Технический результат - упрощение методики изготовления устройств энергонезависимого шифрования многопотокового оптического сигнала. 3 ил.

 

Изобретение относится к системам передачи оптических сигналов с шифрованным состоянием структуры информационного потока и может быть использовано при разработке оптико-электронных модулей специального назначения, имеющих незащищенные участки канала передачи информации.

Обзор существующего уровня техники позволяет найти описание способов изготовления устройств для передачи мультимедийных данных, а также приема потока закодированных изображений, основанных, например, на эффективном сжатии мультимедийной информации (см. материалы описания RU 2375839 С2, 10.12.2009).

Известны также устройства и способы обработки закодированного изображения, сигналы которого состоят из множества компонентов цвета (например, RU 2447611 С2, 10.04.2012) и способ декодирования изображений, в соответствии с которым информационный поток формируется посредством разделения каждого кадра сигнала движущегося изображения на опорные блоки заданного размера (RU 2509438 С2, 10.03.2014).

Особенностью способов изготовления устройств для передачи информационного потока в закодированном виде является технологическая сложность их реализации. Устройства осуществляют энергозависимую шифровку/дешифровку информационного потока данных, поскольку относятся к области обработки электрического (аналогового или цифрового) сигнала, в который предварительно преобразуют сигнал оптический, и не содержат кодировки сигнала на уровне самой его структуры (для последующей передачи от модуля к модулю), которая могла бы быть реализована энергонезависимым образом. Известные устройства, позволяющие осуществить кодирование информационного потока данных, осуществляют кодирование/декодирование входного видеосигнала, связанное, прежде всего, с цветоразностными и яркостными компонентами изображения, в соответствии с принятыми стандартами.

Известные методики шифрования и дешифрования звукового потока в каналах передачи речевых сигналов, где передаваемый аналоговый речевой сигнал на передающей стороне преобразуют в цифровой речевой сигнал, шифруют и одновременно с опорным сигналом передают в канал передачи, а на приемной стороне эти сигналы принимают, дешифруют и восстанавливают исходный аналоговый сигнал, не могут столь же эффективно использоваться при шифровании и дешифровании оптического потока (т.е., например, для передачи оптических изображений или информационных модулированных сигналов) ввиду сложности реализации данных методик применительно к физической оптике.

Известные квантовые криптосистемы, предназначенные для шифрования информации в квантовых системах передачи данных, содержащие оптические каналы, обеспечивают надежную защиту передаваемой информации благодаря использованию квантовых свойств фотонов (см., например, RU 2360367 С1, 27.06.2009). Однако способы шифрования, реализуемые в криптосистемах, ориентированы на дистанционную передачу закрытых ключей в оптических квантовых каналах. Квантовые криптосистемы имеют очень сложную структуру формирования закрытого сигнала, энергозависимы и имеют узкую специфику применения в оптотехнике.

Наиболее близким к заявляемому способу изготовления устройства энергонезависимого шифрования многопотокового оптического сигнала в каналах передачи информации можно считать способ изготовления волоконно-оптического модуля (см. RU 2117321 С1, 10.08.1998). В данном способе описана методика формирования волоконно-оптических жгутов, позволяющая достичь равномерности освещения исследуемых объектов, что может использоваться при изготовлении волоконно-оптических приемопередающих устройств. При этом способ не содержит методики обеспечения защиты передаваемого потока информации и не может применяться при изготовлении устройств шифрования оптического сигнала.

Задачей изобретения является разработка способа изготовления устройства энергонезависимого шифрования многопотокового оптического сигнала, при его транспортировке в каналах передачи информации, в соответствии с которым реализуется шифрование самой структуры оптического потока без использования для этой цели специальных программно-аппаратных средств.

Техническим результатом изобретения является упрощение методики изготовления устройств энергонезависимого шифрования многопотокового оптического сигнала.

Технический результат достигается тем, что в способе изготовления устройства энергонезависимого шифрования многопотокового оптического сигнала в каналах передачи информации на адгезионной ленте размещают группы оптических волокон по числу передаваемых информационных потоков, маркируют свободные концы групп оптических волокон, скатывают адгезионную ленту в рулон, формируя общий волоконный жгут, выделяют отмаркированные группы оптических волокон в отдельные оптические жгуты, обеспечивающие передачу информационных потоков оптического сигнала, разрезают общий волоконный жгут посередине адгезионной ленты, формируя посредством единого разреза передающий и принимающий волоконно-оптические жгуты с абсолютно идентичными торцевыми поверхностями, обеспечивающие смешивание потоков оптического сигнала до прохождения им среды открытого доступа и последующее разделение информационных потоков оптического сигнала при его дешифровке, посредством согласующего компонента осуществляют оптическое согласование торцевых поверхностей передающего и принимающего волоконно-оптического жгутов.

Сущность изобретения поясняется на фигурах 1-3.

На фиг. 1 схематично представлено устройство с энергонезависимым шифрованием многопотокового оптического сигнала, реализованное предлагаемым способом, где: 1 - передающий волоконно-оптический жгут канала передачи информации, 2 - принимающий волоконно-оптический жгут канала передачи информации, 3 - согласующий компонент канала передачи информации.

На фиг. 2 схематично представлено распределение зон на торцах каждого из волоконно-оптических жгутов, соответствующих строго определенным информационным потокам.

На фиг. 3 условно показана структура формирования передающего и принимающего волоконно-оптических жгутов, обеспечивающего строго определенное соответствие зон на их торцах и осуществляемого при реализации способа.

Способ реализуется следующим образом.

1. На адгезионной ленте, в общем случае представляющей из себя тонкую плоскую ленту, покрытую связующим веществом, размещают группы оптических волокон (соответствующие потокам А₁ Б₁, А₂ Б₂, …, A_n-1 Б_n-1, A_n Б_n, (см. фиг. 3)), при этом число размещаемых групп оптических волокон соответствует заданному числу передаваемых информационных потоков.

2. Свободные концы групп оптических волокон, вне адгезионной ленты, маркируют любым известным способом для последующего их выделения из общего волоконного жгута (и передачи-приема потоков А₁ Б₁, А₂ Б₂, …, A_n-1 Б_n-1, A_n Б_n).

3. Скатывают адгезионную ленту в рулон, за счет чего каждая из групп волокон (см. фиг. 3), соответствующая потокам А₁ Б₁, А₂ Б₂, …, A_n-1 Б_n-1, A_n Б_n, образует концентричные кольцевые зоны в поперечном сечении волоконно-оптического жгута (при этом центральная часть жгута, как показано на фиг. 2, может быть сформирована из группы оптических волокон, заполняющих окружность).

4. Из общего волоконного жгута (см. фиг. 1), вне адгезионной ленты, по обе ее стороны выделяют отмаркированные группы оптических волокон в отдельные оптические жгуты.

5. Разрезают общий волоконный жгут посередине адгезионной ленты (см. фиг. 3), формируя в едином разрезе (общем разрезе для обеих частей устройства) передающий 1 и принимающий 2 волоконно-оптические жгуты с абсолютно идентичными торцевыми поверхностями (см. фиг. 2), что позволяет осуществить дальнейшее согласование (посредством согласующего компонента 3) отдельных потоков оптического сигнала.

6. Посредством согласующего компонента 3 осуществляют оптическое согласование торцевых поверхностей передающего 1 и принимающего 2 волоконно-оптического жгутов (оптическое сопряжение соответствующих кольцевых зон на торцах), располагая все формирующие канал элементы друг относительно друга таким образом, чтобы в принимающем волоконно-оптическом жгуте обеспечивалось восстановление исходных информационных потоков. При этом качество юстировки взаимного расположения элементов устройства и дистанция между торцевыми поверхностями волоконно-оптических жгутов позволяет обеспечить необходимое качество транспортировки многопотокового оптического сигнала, которое может быть оценено, например, отношением сигнал/шум.

В процессе использования устройства шифрования, изготовленного по предлагаемому способу, отдельные шифруемые информационные потоки оптического сигнала подают в соответствующие им каналы, средой распространения излучения для которых служат выделенные отдельные оптические жгуты для последующей транспортировки этих потоков (представленных на фиг. 1 как А₁, А₂, …, A_n-1, A_n) в передающем волоконно-оптическом жгуте 1 до его торцевой поверхности, на которой они распределены по кольцевым зонам (см. фиг. 2). Смешанный таким образом многопотоковый сигнал, направляется в открытую среду (среду открытого доступа, где оптический сигнал распространяется в незащищенном виде). При этом принимающий волоконно-оптический жгут 2 (т.е. приемная часть устройства, являясь абсолютно идентичной его передающей части) разделяет информационные потоки оптического сигнала (представленные на фиг. 1 как Б₁, Б₂, …, Б_n-1, Б_n) по соответствующим им каналам, средой распространения излучения для которых служат выделенные отдельные оптические жгуты.

Таким образом, устройство с энергонезависимым шифрованием многопотокового оптического сигнала, реализованное предлагаемым способом, содержит передающий волоконно-оптический жгут канала передачи информации 1, принимающий волоконно-оптический жгут канала передачи информации 2 и согласующий компонент канала передачи информации 3. Передающий и принимающий волоконно-оптические жгуты канала передачи информации имеют абсолютно идентичные торцевые поверхности, обращенные друг к другу и состоят из групп оптических волокон, размещенных в жгутах строго определенным образом.

Так, группы оптических волокон передающего волоконно-оптического жгута 1 с одной его стороны образуют отдельные оптические каналы для передачи каждого из потоков А₁, А₂, …, A_n-1, A_n (при этом отдельные оптические каналы выделены в отдельные оптические жгуты), а с другой его стороны, на торцевой поверхности - отдельные кольцевые зоны. Соответствующие им группы оптических волокон принимающего волоконно-оптического жгута 2 с одной его стороны, на торцевой поверхности, образуют отдельные кольцевые зоны, а с другой - отдельные оптические каналы для приема каждого из потоков Б₁, Б₂, …, Б_n-1, Б_n (при этом отдельные оптические каналы также выделены в отдельные оптические жгуты).

Согласующий компонент канала передачи информации 3 представляет из себя оптическую систему, оптически сопрягающую между собой торцевые поверхности жгутов, обращенные друг к другу. Элементы оптической системы, в частном случае, могут быть выполнены заодно с торцевыми поверхностями волоконно-оптических жгутов, т.е. оконцовывать их.

Строгое соответствие групп оптических волокон, при котором обеспечивается согласование каждого оптического канала, т.е. когда передаваемый поток А₁ преобразуется в принимаемый поток Б₁, поток А₂ - в поток Б₂, …, поток A_n-1 - в поток Б_n-1, поток A_n - в поток Б_n, осуществлено, таким образом, при формировании общего волоконного жгута (с выделением отдельных оптических жгутов) и его разрезании. Посредством же согласующего компонента канала передачи информации 3 реализуется строгое согласование шифруемых оптических каналов при последующей передачи (т.е., собственно, транспортировки) многопотокового оптического сигнала. При этом процесс шифрования, реализуемый в устройстве, заключается в смешивании потоков оптического сигнала до прохождения им среды открытого доступа (где оптический сигнал распространяется в незащищенной среде), при котором последующее разделение потоков (дешифрование) возможно только с использованием строго определенной "ответной" части канала передачи информации (абсолютная идентичность передающей и приемной частей, обеспечиваемая в предлагаемом способе, является условием для восстановления зашифрованного сигнала, т.е. условием последующего разделения потоков, необходимого для дешифровки).

Дистанция для передачи смешанного (т.е. зашифрованного многопотокового) сигнала зависит от качества юстировки взаимного расположения элементов устройства, свойств среды распространения излучения, площади и количества кольцевых зон, по которым распределены шифруемые потоки оптического сигнала.

Шифрование многопотокового оптического сигнала с использованием разделения общего потока на кольцевые зоны в передающем и принимающем волоконно-оптических жгутах, позволяет доступным и довольно простым образом обеспечить минимальное влияние угловых рассогласований торцов этих жгутов на качество передачи каждого из оптических потоков (повороты торцов жгутов вокруг их общей оси не приводят к ухудшению качества транспортировки сигнала в канале передачи информации, т.к. кольцевые зоны являются концентричными геометрическими фигурами), при этом обеспечивая значительный эффект в смешивании оптических потоков, наиболее выраженный при малых толщинах кольцевых зон (т.е. малых площадях зон).

Поскольку вся совокупность признаков предлагаемого способа позволяет изготовить устройство, в котором реализуется шифрование самой структуры оптического потока без использования для этой цели специальных программно-аппаратных средств, аналого-цифровых и цифро-аналоговых преобразователей (АЦП и ЦАП), а также вычислительных алгоритмов, устройство реализует энергонезависимое шифрование. Данная особенность, а также конструктивная простота устройства, изготовленного в соответствии с предлагаемым способом, обеспечивают упрощение методики изготовления устройств энергонезависимого шифрования многопотокового оптического сигнала.

В результате поиска, на основании источников патентной и технической информации, не обнаружены способы с совокупностью существенных признаков, совпадающих с предлагаемым изобретением и обеспечивающих заявляемый технический результат, таким образом, предлагаемое изобретение представляет собой техническое решение задачи, являющееся новым и обладающим изобретательским уровнем.

Простота предлагаемого способа предоставляет широкие возможности конструктивной реализации устройства и не требует для этого специальных средств и технологий изготовления. Таким образом, предлагаемое техническое решение является промышленно применимым и отвечает всем критериям патентоспособности.

Способ изготовления устройства энергонезависимого шифрования многопотокового оптического сигнала в каналах передачи информации, заключающийся в том, что на адгезионной ленте размещают группы оптических волокон по числу передаваемых информационных потоков, маркируют свободные концы групп оптических волокон, скатывают адгезионную ленту в рулон, формируя общий волоконный жгут, выделяют отмаркированные группы оптических волокон в отдельные оптические жгуты, обеспечивающие передачу информационных потоков оптического сигнала, разрезают общий волоконный жгут посередине адгезионной ленты, формируя посредством единого разреза передающий и принимающий волоконно-оптические жгуты с абсолютно идентичными торцевыми поверхностями, обеспечивающие смешивание потоков оптического сигнала до прохождения им среды открытого доступа и последующее разделение информационных потоков оптического сигнала при его дешифровке, посредством согласующего компонента осуществляют оптическое согласование торцевых поверхностей передающего и принимающего волоконно-оптического жгутов.