Для авторов
Найти
Результаты поиска
Найдено результатов: 4.
-
ВЕРОЯТНОСТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОРОГОВОГО АЛГОРИТМА ОБНАРУЖЕНИЯ СИНХРОИМПУЛЬСОВ В СИСТЕМЕ КВАНТОВОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ КЛЮЧА НА ОСНОВЕ ИНФОРМАЦИИ СО СМЕЖНОЙ ПАРЫ ВРЕМЕННЫХ СЕГМЕНТОВ
К. Е. Румянцев , Я.К. Миронов , П. Д. Миронова2020-11-22Аннотация ▼Системы квантового распределения ключа (КРК) обеспечивают повышенную защи-
щённость передаваемой информации. Для стабильной работы системы КРК необходима
точная синхронизация станций пользователей при минимальных временных затратах.
Предложен алгоритм обнаружения синхросигнала с пороговым тестом. Предполагается,
что синхроимпульс одновременно находится в двух соседних временных сегментах. Веро-
ятность обнаружения пары временных сегментов, где присутствует синхроимпульс, оп-
ределяется вероятностью превышения порогового уровня суммарным количеством сиг-
нальных и шумовых импульсов, регистрируемых в двух соседних сегментах. Цель исследо-
ваний направлена на сравнительный анализ порогового уровня и вероятностных характе-
ристик аппаратуры синхронизации при пороговом тестировании каждой пары временных
сегментов внутри временного кадра, полученных при ориентации на модели Гаусса и Пуас-
сона для числа фотонов и импульсов темнового тока (ИТТ), принимаемых за время анализа
временного сегмента. Исследованы вероятностные характеристики алгоритма обнару-
жения синхросигналов в системе квантового распределения ключа на основе сравнения
числа фотонов со смежной пары временных сегментов с пороговым уровнем. Анализирует-
ся применение аппроксимации статистических свойств процессов на выходе фотодетек-
тора законом Пуассона и нормальным распределением. Оценивается влияния модели Пуас-
сона и Гаусса на выбор порогового уровня и расчёт эффективности синхронизации при
пороговом тестировании каждой пары временных сегментов внутри временного кадра,полученных при ориентации на модели Гаусса и Пуассона для числа фотонов и ИТТ, прини-
маемых за время анализа временного сегмента. Установлено, что выбор порогового уров-
ня, исходя из нормального распределения, даёт заниженное значение. Аппроксимация ста-
тистики фотонов и импульсов темнового тока нормальным законом обеспечивает поро-
говый уровень ниже требуемого. Причём различие растёт с ужесточением требований к
вероятности ложного срабатывания. Полученные вероятностные свойства алгоритма
обнаружения синхросигнала на основе анализа суммы отсчетов со смежной пары сегмен-
тов с пороговым уровнем позволяют сформулировать рекомендации по выбору аппрокси-
мации статистики сигнала: для экспресс-расчётов вероятностных характеристик целе-
сообразно использовать модель Гаусса, в случае необходимости более высокой точности
анализа рекомендуется использовать модель Пуассона. -
ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ НА ПАРАМЕТРЫ СИСТЕМЫ КВАНТОВОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ КЛЮЧА НА ОСНОВЕ ПРОТОКОЛА B92
К.Е. Румянцев, П.Д. Миронова , Х.Х. Шакир2022-11-01Аннотация ▼Исследовано влияние параметров функциональных элементов на энергетические,
временные и вероятностные характеристики системы квантового распределения ключа
(КРК) на основе протокола B92. Построены зависимости вероятности записи правильного
и ошибочного битов в сырую квантовую ключевую последовательность от длины волокон-
но-оптической линии связи (ВОЛС) и использовании 4-х типов лазеров (EML, DFB, VCSEL,
FP) и фотоприёмных модулей (id201; id210; id220; id230). Установлено, что, изменения
вероятности записи правильного бита в сырую квантовую ключевую последовательность
значительно более весомы, чем изменения вероятности записи ошибочного бита (50,9 раза
против 3,3 раза при ширине спектра лазера 80 пм и изменении протяжённости ВОЛС с 10
до 100 км). Это связано с тем, что с ростом протяжённости ВОЛС резко растёт веро-
ятность отсутствия регистрации на приёмной станции фотонов или импульсов темново-
го тока (ИТТ). Числовой материал указывает на прямую пропорциональную зависимость
вероятности записи ошибочного бита от частоты генерации шумовых импульсов одно-
фотонных лавинных фотодиодов (ОЛФД). Так, при увеличении частоты появления ИТТ в
60 раз (с 100 до 6000 Гц) вероятность записи ошибочного бита также увеличивается в
60 раз (например, при длине ВОЛС 100 км – 6,39 против 383,3). Установлено, что средне-
квадратичное отклонение (СКО) времени задержки фотона прямо пропорционально длине
ВОЛС и ширине спектра лазера. При ширине спектра лазера 10 пм и увеличении длины
ВОЛС с 10 до 100 км (в 10 раз) среднеквадратичное отклонение времени задержки фотона
также увеличивается в 10 раз (с 4,16 до 41,6 пс). Для достижения наилучших характери-
стик системы КРК в целом целесообразно использование лазера с минимальной шириной
спектра излучения, например, EML-лазера. Однако EML-лазеры считаются самыми слож-
ными и дорогостоящими из рассмотренных типов лазеров, поэтому использование
EML-лазеров значительно повышает стоимость всей системы КРК. -
ОЦЕНКА ХАРАКТЕРИСТИК ДВУХЭТАПНОГО АЛГОРИТМА СИНХРОНИЗАЦИИ НА ОСНОВЕ ВЫБОРА СМЕЖНОЙ ПАРЫ СЕГМЕНТОВ С МАКСИМАЛЬНЫМ СУММАРНЫМ ОТСЧЁТОМ В СИСТЕМЕ КРК
К. Е. Румянцев, Я.К. Миронов , П. Д. Миронова2024-08-12Аннотация ▼Предложен двухэтапный алгоритм синхронизации на основе выбора смежной пары сегмен-
тов с максимальным суммарным отсчётом в системе КРК. В основе алгоритма известный под-
ход к уменьшению времени вхождения в синхронизм – анализ смежных пар временных сегментов.
Отличительной особенностью предложенного алгоритма является обеспечение вероятности
успешного поиска и тестирования не хуже требуемого уровня. Необходимо отметить, благодаря
этапу тестирования производится отбраковка ошибочных решений, принятых на этапе поиска,
что позволяет минимизировать вероятность ложной синхронизации вследствие регистрации
шумовых импульсов. На этапе поиска аппаратура последовательно регистрирует суммарные
отсчёты со всех смежных пар сегментов. Далее выбирается пара сегментов с максимальным
суммарным отсчётом, причём отсчёт в одной из пар сегментов надёжно превышает значения
отсчётов со всех других пар сегментов, и аппаратура переходит к этапу тестирования. Тести-
рование состоит в опросе фотодетектора в течение импульса стробирования для повторной
регистрации отсчёта. В случае положительного тестирования процесс «грубой» оценки момента
приёма синхроимпульса считается успешно завершённым, в противном случае – аппаратура воз-
вращается к поиску в следующем кадре. Отметим, этапам поиска и тестирования соответст-
вуют предельно допустимые числа кадров и тестов соответственно. Получены аналитические
выражения для расчёта временных и вероятностных характеристик этапов поиска и тестиро-
вания предложенного алгоритма обнаружения на основе выбора смежной пары сегментов с мак-
симальным суммарным отсчётом, в том числе для расчёта допустимого числа кадров и тестов
при обеспечении требуемых вероятностей успешного поиска и тестирования соответственно.
Установлено, при увеличении среднего числа фотонов в синхроимпульсе средние числа кадров и
тестов, а также среднее время успешного поиска и тестирования значительно снижаются. На-
пример, при увеличении среднего числа фотонов в синхроимпульсе в 5 раз среднее число тестов для
успешного тестирования и среднее время успешного тестирования уменьшаются в 1,5 раза, а
допустимое число тестов – в 5 раз. -
ВЕРОЯТНОСТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АЛГОРИТМА ОБНАРУЖЕНИЯ СИНХРОСИГНАЛОВ НА ОСНОВЕ ВЫБОРА СМЕЖНОЙ ПАРЫ СЕГМЕНТОВ С МАКСИМАЛЬНЫМ СУММАРНЫМ ОТСЧЁТОМ
К.Е. Румянцев , П.Д. Миронова2023-08-14Аннотация ▼Предложен алгоритм обнаружения синхросигналов на основе выбора смежной пары
сегментов с максимальным суммарным отсчётом. Указанный алгоритм учитывает не-
достатки альтернативного алгоритма обнаружения синхросигнала на основе сравнения
суммы отсчётов со смежной пары сегментов с пороговым уровнем, состоящие в необхо-
димости знания уровня фонового и шумового воздействия, который определяет пороговый
уровень и вероятность ошибочного обнаружения сигнальной пары сегментов. Исследована
зависимость вероятности ошибки обнаружения синхроимпульса от среднего числа сиг-
нальных фотонов в синхроимпульсе при различных значениях числа сегментов во временном
кадре. Так, вероятность ошибочного обнаружения синхроимпульса в течение кадра значи-
тельно уменьшается по мере роста среднего числа фотонов в синхроимпульсе. Например,
при увеличении среднего числа сигнальных фотонов в синхроимпульсе с до 5 вероятность
ошибки обнаружения синхроимпульса снижается в 37 раз. Необходимо отметить слабое
влияние числа пар сегментов на вероятность ошибочного обнаружения, что указывает на
слабое влияние импульсов темнового тока на вероятностные характеристики предложен-
ного алгоритма обнаружения синхросигналов. Получены аналитические выражения для
точного и экспресс-расчёта вероятностных характеристик обнаружения, учитывающие
вероятность нахождения синхроимпульса на границе двух смежных сегментов в связи с
равенством длительностей синхроимпульса и временного сегмента. Результаты расчёта
по точным выражениям вероятности обнаружения синхроимпульса показали, что при
отношении сигнал/шум равном 0 и выше влиянием шумовых импульсов на вероятность
обнаружения синхроимпульса можно пренебречь. Отмечено, вероятность обнаружения
будет тем больше, чем больше число регистрируемых событий, или, другими словами, чем
больше сумма средних чисел сигнальных фотонов и импульсов темнового тока. Расчёт
вероятности обнаружения синхроимпульса по упрощённым выражениям показывает не-
значительное отклонение от расчётов по точным формулам, которое не превышает
5,3 %, причём расчёт по приближённым выражениям даёт заниженный результат. Полу-
ченные приближённые аналитические выражения могут применяться для экспресс-
расчёта вероятности обнаружения синхроимпульса в паре сегментов.
1 - 4 из 4 результатов
