量子密钥分发光网络的算法分析5

一、文章

Joy Halder, Mukulika Maity, Eiji Oki, and Bijoy Chand Chatterjee. Crosstalk and Noise Avoided Resource Allocation Based on Quantum-Key-Distribution for Spectrally-Spatially Elastic Optical Networks.IEEE International Conference on Communications, 2022: 2978-2983.

注意事项：

1、classical and quantum channels必须是同一个路径。

2、密钥周期性更新；

3、窜扰：在邻接芯中同一模式下相同的频谱槽存在窜扰；在同一个芯中邻接模式的相同的频谱槽存在窜扰。即芯间和模式间的窜扰降低了光信号的质量。

4、classic channel沿着quantum channel两个方向分配频谱，以同步节点对。

5、由于classic channel产生了前向Raman散射，quantum channel和classical channel不能分配相同的模式。
6、classic channel和data channel通过增加保护隔离槽，能够分配相同的模式。

二、建模

请求包括a data channel、a classical channel, and a quantum channel.中间节点是信任中继，信任中继分型密钥；spectrum continuity and contiguity constaints在data和classical channel需要满足，在quantum channel不需要满足（由于中间节点是信任中继）；在data channel中频谱槽的数量是由距离自适应模式（distance-adaptive modulation）决定的；在classical和quantum channel中需要的频谱槽的数量是1；

由于芯间窜扰约束，邻接芯在相同的模式下不能使用相同的频谱槽；由于模式之间的窜扰，在同一个芯中相邻的模式不能使用相同的频谱槽；这些约束是用于data channel；

由于非弹性光子-光子相互作用，classical channel产生自发拉曼散射，拉曼噪声沿着模式传递。而且，他影响了邻接的模式和芯，降低了传输信号的质量；对于classical channel，每条链路是双向的，两个独立的光纤部署在一对节点之间，仅仅考虑前向拉曼散射；如果classical channel和quantum channel分配在同一个模式，由classical channel产生的拉曼散射会影响quantum channel；为了避免这种拉曼散射造成的噪声，如果quantum channel使用了一个模式，其他data和classical channel不能使用该模式；classical 和quantum channel路由路径保持一致；

由于不充分的隔离，classical channel的功耗能够影响邻接光信号。因此，邻接classical channels的频谱槽产生了四波混合噪声（four-wave mixing （FWM）noise）。由于FWM噪声能够在同一根芯的邻接模式中传递，classical channel中相同的频谱槽不能再同一个芯的相邻模式中使用，或者相邻的芯同一个模式中使用；在每一个classical channel中，为了避免来自邻接channel的FWM噪声，保护频谱槽需要提供。

原文始发于微信公众号（豆豆咨询）：三、量子密钥分发光网络的算法分析5