M 33 YD - hbba.sacinfo.org.cn

ICS 33.180.01 M 33 YD

中华人民共和国通信行业标准 YD/T XXXX—XXXX

量子密钥分发(QKD)系统测试方法第 1 部

分：基于诱骗态 BB84 协议的 QKD 系统 Test methods for Quantum Key Distribution (QKD) system -Part1: Decoy state

BB84 protocol QKD system

（报批稿）

XXXX - XX - XX 发布 XXXX - XX - XX 实施

中华人民共和国工业和信息化部发布

YD/T xxxx—xxxx

I

目次

前言 .....................................................................................................................................................................II

1 范围 ..................................................................................................................................................................1 2 规范性引用文件 ..............................................................................................................................................1 3 符号和缩略语 ..................................................................................................................................................1 4 系统配置和参考点定义 ..................................................................................................................................1 5 系统参数测试 ..................................................................................................................................................2

5.1 QKD 系统平均密钥成码率 ......................................................................................................................2 5.2 系统线路损耗余量 ...................................................................................................................................4 5.3 输出密钥一致性测试 ...............................................................................................................................4 5.4 输出密钥随机性测试 ...............................................................................................................................5

6 QKD 设备测试 .................................................................................................................................................5 6.1 QKD 发送端 ..............................................................................................................................................5 6.2 QKD 接收端 ............................................................................................................................................14

7 合/分波器测试 ..............................................................................................................................................19 8 光路交换机测试 ............................................................................................................................................19

8.1 端口切换时间 .........................................................................................................................................19 8.2 其他参数 .................................................................................................................................................20

9 系统验证测试 ................................................................................................................................................20 9.1 长期稳定性 .............................................................................................................................................20 9.2 电源冗余保护 .........................................................................................................................................20 9.3 系统上电时间 .........................................................................................................................................21 9.4 系统恢复时间 .........................................................................................................................................21 9.5 系统环境适应性 .....................................................................................................................................22 9.6 电源电压容限 .........................................................................................................................................23

10 网元管理功能验证 ......................................................................................................................................23

YD/T xxxx—xxxx

II

前言

YD/T xxxx-xxxx 《量子密钥分发（QKD）系统测试方法》预计分为以下部分：

—第1部分：基于诱骗态BB84协议的QKD系统

—第2部分：……

—第3部分：……

本部分为YD/T xxxx-xxxx的第1部分。

本部分按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。

请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。

本部分由中国通信标准化协会提出并归口。

本部分起草单位：中国信息通信研究院、国科量子通信网络有限公司、科大国盾量子技术股份有限

公司、安徽问天量子科技股份有限公司、浙江九州量子信息技术股份有限公司、江苏亨通问天量子信息

研究院有限公司、国开启科量子技术（北京）有限公司、北京中创为量子通信技术有限公司。

本部分主要起草人：赖俊森、刘璐、马彰超、秦灏、李东东、宋晨、宋萧天、金华、陈柳平、徐修

峰。

YD/T xxxx—xxxx

1

量子密钥分发(QKD)系统测试方法第 1 部分：基于诱骗态 BB84 协

议的 QKD 系统

1　范围

本部分规定了采用光纤信道传输的基于诱骗态BB84协议的QKD系统测试方法，主要包括系统测试

参考点、系统参数测试、QKD设备测试、合/分波器测试、光路交换机测试、系统其它测试、网元管理

功能验证等内容。本部分适用于采用光纤信道传输的基于诱骗态BB84协议的QKD系统。

2　规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T 20440-2006 密集波分复用器/解复用器技术条件 GB/T 32915-2016 信息安全技术二元序列随机性检测方法 YD/T 1159-2016 光波分复用（WDM）系统测试方法 YD/T 1327-2004 粗波分复用（CWDM）器件技术要求及试验方法 YD/T 1689-2007 机械式光开关技术要求和测试方法 YD/T xxxx-xxxx 量子密钥分发（QKD）系统技术要求第1部分：基于BB84协议的QKD系统

3　缩略语

下列缩略语适用于本文件。 CWDM：粗波分复用（Coarse Wavelength Division Multiplexing） DWDM：密集波分复用（Dense Wavelength Division Multiplexing） OSA：光谱分析仪（Optical Spectrum Analyzer） OSC：示波器（Oscilloscope） OTDR：光时域反射计（Optical Time-Domain Reflectometer） QKD：量子密钥分发，也称量子密钥分配（Quantum Key Distribution） SPD：单光子探测器（Single Photon Detector） TDC：时间数字转换器（Time-to-Digital Converter） VOA：可调光衰减器（Variable Optical Attenuator） WCP：弱相干脉冲（Weak Coherent Pulse）

4　系统配置和参考点定义

基于诱骗态 BB84 协议的 QKD 系统的参考配置如图 1 所示，包括 QKD 发送端、QKD 接收端、合

/分波器和光路交换机等设备。

YD/T xxxx—xxxx

2

图 1 基于诱骗态 BB84 协议的 QKD 系统模型和参考配置

图 1 中定义了基于诱骗态 BB84 协议的 QKD 系统 12 个外部参考点，具体含义如下： — Sq 表示 QKD 发送端量子态光信号输出参考点； — Rq 表示 QKD 接收端量子态光信号输入参考点； — Ss 表示 QKD 发送端同步光信号输出参考点； — Rs 表示 QKD 接收端同步光信号输入参考点； — Sm 表示 QKD 发送端合波器输出参考点； — Rm 表示 QKD 接收端分波器输入参考点； — Sd 表示 QKD 发送端协商信道接口参考点； — Rd 表示 QKD 接收端协商信道接口参考点； — Sk 表示 QKD 发送端密钥接口参考点； — Rk 表示 QKD 接收端密钥接口参考点； — Sn 表示 QKD 发送端管理接口参考点； — Rn 表示 QKD 接收端管理接口参考点。在基于诱骗态 BB84 协议的 QKD 设备测试中涉及的内部参考点含义如下： — Sct 表示 QKD 发送端系统时钟测试参考点； — Srt 表示随机数发生器测试参考点； — Spt 表示脉冲光源模块测试参考点； — Sdt 表示诱骗态调制模块测试参考点； — Sqt 表示量子态调制模块测试参考点； — Rct 表示 QKD 接收端系统时钟测试参考点； — Rit 表示单光子探测器输入测试参考点； — Rot 表示单光子探测器输出测试参考点。

5　系统参数测试

5.1　QKD 系统平均密钥成码率

5.1.1　测试内容

测试 QKD 系统在指定跨段损耗条件下的平均密钥成码率。平均密钥成码率的定义、计算和统计方

法见 YD/T xxxx-xxxx 第 6 章。

脉冲光源诱骗态

调制模块量子态

调制模块光路适配监测模块

随机数发生器

控制处理模块

同步信号发射模块

协商信号收发模块

同步信号接收模块

协商信号收发模块

光路适配监测模块

控制处理模块

量子态解调模块

随机数发生器

单光子探测器

QKD发送端光路电路光路/电路

密钥接口模块

密钥接口模块

合波器

分波器

光路交换机

Sq Rq

RsSs

Sd Rd

Sk Rk

管理接口模块

管理接口模块

Sn Rn

QKD接收端

Sm Rm

Spt

Sct Rct

Sdt Sqt RotRit

Srt

YD/T xxxx—xxxx

3

5.1.2　测试方法

5.1.2.1　测试配置

测试配置如图 2 所示，测试仪表为 OTDR、连续光光源和光功率计，测试软件为 QKD 网管或上位

机控制软件。

图 2 QKD 系统平均成码率测试配置（方法一）

5.1.2.2　测试步骤

按照下述步骤进行测试： a) 如图 2 连接好测试配置，QKD 系统处于正常工作状态，使用 OTDR 对 QKD 系统线路光纤长

度和跨段损耗进行测量，或使用连续光光源和光功率计配合进行跨段损耗测量； b) 通过 QKD 系统网管或上位机记录密钥成码率信息，并统计 1h，计算平均密钥成码率； c) 重复测量三次，取平均值，得到 QKD 系统平均密钥成码率。

5.1.3　替代方法

5.1.3.1　测试配置


机控制软件。

图 3 QKD 系统平均成码率测试配置（方法二）

5.1.3.2　测试步骤


度和跨段损耗进行测量，或使用连续光光源和光功率计配合进行跨段损耗测量； b) 通过 QKD 系统网管或上位机对系统输出密钥进行存储，持续时间为 1h，统计输出密钥量，根

据存储密钥量除以持续时间得到 1h 内的平均密钥成码率； c) 重复测量三次，取平均值，得到 QKD 系统平均密钥成码率。

5.1.4　注意事项

QKD系统

发送端

QKD系统

接收端

系统网管/上位机

Sq RqSn Rn

Ss Rs

QKD系统

发送端

QKD系统

接收端


Sq RqSk Rk

Ss Rs

YD/T xxxx—xxxx

4

测试时应注意下述事项： a) 使用 OTDR 进行跨段损耗测量时，应注意盲区对接头损耗测量的影响； b) 使用连续光光源和光功率计配合进行跨段损耗测量时，应使光源波长与 QKD 工作波长保持一

致，并应对光源和光功率计进行校准； c) QKD 系统平均密钥成码率与脉冲重复频率、平均光子数、跨段损耗、光子探测效率和成码率

计算公式等参数和信息相关，测试结果应结合上述参数和信息进行对比验证； d) 在替代方法中，使用第三方上位机进行密钥存储和统计时，QKD 系统应支持密钥序列的直接

输出或提供密钥输出报文解析以还原密钥序列。

5.2　系统线路损耗余量


测试 QKD 系统传输的线路损耗余量，即在指定跨段损耗基础上，继续增加线路损耗直至平均密钥

成码率降到 1kbit/s 时对应的损耗增加值。

5.2.2　测试配置

测试配置如图 4 所示，测试仪表为 VOA、OTDR、连续光光源和光功率计。

图 4 系统线路损耗余量测试配置

5.2.3　测试步骤


度和跨段损耗进行测量，或使用连续光光源和光功率计配合进行跨段损耗测量； b) 通过 QKD 系统网管或上位机记录密钥成码率，并统计 15min，计算平均密钥成码率； c) 通过 VOA 增大 QKD 系统线路损耗，直至平均密钥成码率接近但不低于 1kbit/s，记录此时线路

损耗的增加值，即为系统线路损耗余量。


测试时应注意下述事项： a) 使用 OTDR 进行跨段损耗测量时，应注意盲区对接头损耗测量的影响； b) 使用连续光光源和光功率计配合进行跨段损耗测量时，应使光源波长与 QKD 工作波长保持一

致，并应对光源和光功率计进行校准； c) 对于 QKD 系统在指定跨段损条件下，平均密钥成码率低于 2kbit/s 的情况，本项不测试； d) 对于 VOA 插损大于损耗余量的情况，可使用固定衰减器进行测试。

5.3　输出密钥一致性测试

QKD系统

发送端

QKD系统

接收端


Sq RqSn Rn

VOASs Rs

YD/T xxxx—xxxx

5


对 QKD 系统发送端和接收端生成的密钥文件，进行内容一致性比对。


测试配置如图 2 所示，测试软件为文件比对软件。


按照下述步骤进行测试： a) 如图 2 连接好测试配置，通过 QKD 系统网管或上位机将发送端和接收端在同一时间段内生成

的输出密钥文件导出，密钥文件不小于 125MB； b) 使用文件比对软件，对两端生成的输出密钥文件进行二进制文件内容比对，并记录比对结果。


如果输出密钥文件为封装报文或经过加密处理，QKD 系统应支持密钥报文解析或解密。

5.4　输出密钥随机性测试


对 QKD 系统生成的密钥文件，按照 GB/T 32915-2016 要求进行随机性测试。


测试配置如图 2 所示，测试软件为随机性测试软件。


按照下述步骤进行测试： a) 如图 2 连接好测试配置，通过 QKD 系统网管或上位机将发送端和接收端在同一时间段内生成

的输出密钥文件导出，密钥文件不小于 125MB； b) 使用符合 GB/T 32915-2016 要求的测试用例和评价方法的随机性测试软件，对两端生成的输出

密钥文件进行二进制随机数的随机性测试分析，并记录测试结果。


如果输出密钥文件为封装报文或经过加密处理，QKD 系统应支持密钥报文解析或解密。

6　QKD 设备测试

6.1　QKD 发送端

6.1.1　光源输出时域特性

6.1.1.1　测试内容

光源脉冲时域特性包括脉冲光源模块输出信号的脉冲重复频率、脉冲时域宽度和脉冲时域抖动。

6.1.1.2　测试配置

YD/T xxxx—xxxx

6

测试配置如图 5 所示，测试仪表为 OSC。

图 5 光源输出时域特性测试配置

6.1.1.3　测试步骤

按照下述步骤进行测试： a) 如图 5 连接好测试配置，以 Sct 点输出信号作为 OSC 的同步触发，Spt 点光脉冲信号经光电

转换后，接入 OSC 进行测试； b) 待 OSC 采样波形稳定之后，进行 Spt 点光脉冲信号的重复频率平均值、脉冲宽度平均值和时

域抖动均方根值的自动测量。

6.1.1.4　注意事项

测试时应注意下述事项： a) 光电探测器响应带宽会对信号输出波形和脉冲宽度等参数产生影响，应不低于 10GHz； b) OSC 信号时域波形参数测量统计的采样周期数应不低于 104； c) 对于自带时钟恢复功能的高带宽实时采样 OSC，可无需 Sct 点提供的同步触发时钟，但测量过

程中需合理设置信号触发电平。

6.1.2　光源输出频域特性

6.1.2.1　测试内容

光源脉冲频域特性包括脉冲光源模块输出信号的中心频率（波长）、中心频率（波长）偏移和

-3dB/-10dB 光谱宽度。

6.1.2.2　测试配置

测试配置如图 6 所示，测试仪表为高分辨率 OSA。

图 6 光源输出频域特性测试配置

6.1.2.3　测试步骤

按照下述步骤进行测试： a) 如图 6 连接好测试配置，Spt 点光脉冲信号接入 OSA 进行测试； b) 根据被测信号设定 OSA 显示的波长和幅度范围，光谱波形以适当的幅度显示在屏幕的中间，

以便于观察和读数； c) 将光标定位在光谱峰值处，分别找到相对于峰值跌落 3dB 处的中心频率（波长）值 𝜆1 和

QKD系统

发送端

SptOSC

Sct

QKD系统

发送端

SptOSA

YD/T xxxx—xxxx

7

𝜆2，则光谱中心频率（波长）值为 (𝜆1 + 𝜆2)/2； d) 中心频率（波长）测试值与标称值之差即为中心频率（波长）偏移； e) 将光标定位在光谱峰值处，分别找到相对于峰值跌落3dB和10dB处，并读出此时的光谱宽度。

对于支持自动测量-3dB/-10dB谱宽的OSA，则可直接读取。

6.1.2.4　注意事项

测试时应注意下述事项： a) 可以选择波长（nm）或频率（THz）为量纲（单位）进行测试； b) OSA 波长分辨率应优于 0.05nm，功率灵敏度应优于-70dBm。

6.1.3　随机数发生器输出特性

6.1.3.1　测试内容

随机数发生器输出特性包括随机数生成速率和随机数序列随机性。

6.1.3.2　测试配置

测试配置如图 7 所示，测试软件为随机数发生器测试软件和随机性测试软件。

图 7 随机数发生器输出特性测试配置

6.1.3.3　测试步骤

按照下述步骤进行测试： a) 如图 7 连接好测试配置，通过随机数发生器测试软件，进行随机数提取，同时记录随机数生成

速率，存储随机数文件不小于 125MB； b) 使用符合 GB/T 32915-2016 要求的测试用例和评价方法的随机性测试软件，对生成的随机数文

件进行随机性测试分析，并记录测试结果。

6.1.4　诱骗态调制时域特性

6.1.4.1　测试内容

诱骗态调制时域特性包括诱骗态调制模块输出的信号态和诱骗态脉冲幅度比例，信号态和诱骗态强

度涨落，以及真空态消光比。

6.1.4.2　测试配置

测试配置如图 8所示，测试仪表为OSC和光功率计。

QKD系统

发送端

Srt 随机数发生器测

试软件

YD/T xxxx—xxxx

8

图 8 诱骗态调制时域特性测试配置

6.1.4.3　测试步骤

按照下述步骤进行测试： a) 如图 8 连接好测试配置，以 Sct 点输出信号作为 OSC 的同步触发，Sdt 点光脉冲信号经光电

转换后，接入 OSC 进行测试； b) 待 OSC 采样波形稳定后，分别进行 Sdt 点信号态光脉冲和诱骗态光脉冲信号的幅度平均值测

量，计算信号态脉冲和诱骗态脉冲的幅度比例； c) 待 OSC 采样波形稳定后，分别进行 Sdt 点信号态光脉冲和诱骗态光脉冲信号幅度方差值 𝐴std

和平均值 𝐴𝑎𝑣𝑔 测量，分别计算信号态和诱骗态脉冲幅度涨落 𝐴𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟，公式为： 𝐴𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 =𝐴std

𝐴𝑎𝑣𝑔；

d) 在Sdt点使用光功率计分别测量信号态光功率 𝑃𝜇 和真空态光功率 𝑃0，计算真空态消光比 𝐸𝑅，

公式为：𝐸𝑅 =𝑃𝜇

𝑃0。

6.1.4.4　注意事项

测试时应注意下述事项： a) OSC 信号时域波形参数测量统计的采样周期数应不低于 104； b) 光功率测量推荐使用光功率计，也可以使用其它测量设备。

6.1.5　诱骗态调制概率分布

6.1.5.1　测试内容

诱骗态调制概率分布是指信号态、诱骗态和真空态脉冲的产生概率。

6.1.5.2　测试配置

测试配置如图 8所示，测试仪表为OSC。

6.1.5.3　测试步骤

按照下述步骤进行测试： a) 如图 8 连接好测试配置，以 Sct 点输出信号作为 OSC 的同步触发，Sdt 点光脉冲信号经光电

转换后，接入 OSC 进行测试； b) 根据信号态、诱骗态和真空态脉冲幅度分别设置其检测阈值，通过示波器自动分析功能统计三

种脉冲的过阈计数，得到信号态、诱骗态与真空态的发送个数 𝑁𝜇、𝑁𝑣和𝑁0，总样本数 𝑁 =𝑁𝜇 + 𝑁𝑣 + 𝑁0；

QKD系统

发送端

SdtOSC

Sct

光功率计

YD/T xxxx—xxxx

9

c) 计算信号态、诱骗态和真空态脉冲产生概率值，公式为： 𝑝𝜇_𝑚 = 𝑁𝜇/𝑁，𝑝𝑣_𝑚 = 𝑁𝑣/𝑁，𝑝0_𝑚 =𝑁0/𝑁，并与脉冲概率产生设计值 𝑝𝜇、𝑝𝑣 和 𝑝0 进行比较。

6.1.5.4　注意事项

测试脉冲总样本数量不低于 108；

6.1.6　量子态调制时域特性

6.1.6.1　测试内容

量子态调制时域特性包括量子态调制模块输出光信号的脉冲幅度差异，脉冲宽度差异和脉冲时间位

置差异。

6.1.6.2　测试配置

测试配置如图 9所示，测试仪表为OSC。

图 9 量子态调制时域特性测试配置

6.1.6.3　测试步骤

按照下述步骤进行测试： a) 如图 9 连接好测试配置，以 Sct 点输出信号作为 OSC 的同步触发，Sqt 点光脉冲信号经光电

转换后，接入 OSC 进行测试； b) 通过调试软件对 QKD 发送端进行控制，设置为信号态调制模式，并逐一进行该模式下的各个

量子态调制； c) 待 OSC 采样波形稳定之后，测量各量子态调制输出光信号的脉冲幅度平均值 𝐴𝑚𝑝_avg (𝑖)，

脉冲宽度平均值 𝑊𝑖𝑑_avg (𝑖)，以及脉冲时间位置与参考时钟位置时间差 ∆𝑇 (𝑖) = 𝑇𝑝𝑢𝑙𝑠𝑒(𝑖)― 𝑇𝑐𝑙𝑜𝑐𝑘，其中脉冲时间位置选择上升沿半高处为参考点；

d) 计算各量子态调制输出光信号之间的脉冲幅度差异 𝐴𝑚𝑝diff，公式为：

𝐴𝑚𝑝diff =max (𝐴𝑚𝑝_avg (𝑖)) ― min (𝐴𝑚𝑝_avg (𝑖))

1𝑁

∑𝑁𝑖 = 1𝐴𝑚𝑝_𝑎𝑣𝑔(𝑖)

脉冲宽度差异𝑊𝑖𝑑diff，公式为：

𝑊𝑖𝑑diff =max (𝑊𝑖𝑑_avg (𝑖)) ― min (𝑊𝑖𝑑_avg (𝑖))

1𝑁

∑𝑁𝑖 = 1𝑊𝑖𝑑_𝑎𝑣𝑔(𝑖)

脉冲时域位置差异 𝑇diff，公式为： 𝑇diff = max (∆𝑇 (𝑖)) ― min (∆𝑇 (𝑖))

e) 通过调试软件对 QKD 发送端进行控制，设置为诱骗态调制模式，并逐一进行该模式下的各个

量子态调制，重复步骤 c)~d)，测量和计算各量子态调制输出光信号之间的脉冲幅度差异，脉

冲宽度差异和脉冲时域位置差异。

QKD系统

发射机

SqtOSC

Sct

YD/T xxxx—xxxx

10

6.1.6.4　注意事项

OSC信号时域波形参数测量统计的采样周期数应不低于 104。

6.1.7　量子态调制频域特性

6.1.7.1　测试内容

量子态调制频域特性为量子态调制模块输出光信号的中心频率（波长）差异。

6.1.7.2　测试配置

测试配置如图 10 所示，测试仪表为光谱仪。

图 10 量子态调制频域特性测试配置

6.1.7.3　测试步骤

按照下述步骤进行测试： a) 如图 10 连接好测试配置，Sqt 点光脉冲信接入 OSA 进行测试； b) 通过调试软件对 QKD 发送端进行控制，设置为信号态调制模式，并逐一进行该模式下的各个

量子态调制； c) 通过 OSA 测试各量子态调制输出光信号的中心频率（波长）𝜆(𝑖)，以及光谱-10dB 谱宽 𝑆 ―10𝑑𝐵

(𝑖)； d) 计算信号态调制模式下，各量子态调制输出光信号的中心频率（波长）偏移 ∆𝜆(𝑖)，以及中心

频率（波长）差异 λdiff，公式为：λdiff = max(∆𝜆(𝑖)

𝑆 ―10𝑑𝐵(𝑖))；

e) 通过调试软件对 QKD 发送端进行控制，设置为诱骗态调制模式，重复步骤 b)~c)，测量并计

算各量子态调制输出光信号的中心频率（波长）差异。

6.1.8　量子态调制解调误差

6.1.8.1　测试内容

量子态调制解调误差包含 QKD 发送端量子态调制误差和 QKD 接收端量子态解调误差，反映 QKD系统量子态调制解调过程中的整体编解码准确性。

6.1.8.2　测试配置

测试配置如图 11 所示，测试软件为 QKD 上位机调试软件。

QKD系统

发射机

SqtOSA

YD/T xxxx—xxxx

11

图 11 量子态调制解调误差测试配置

6.1.8.3　测试步骤

按照下述步骤进行测试： a) 如图 11 连接好测试配置，QKD 系统处于正常工作状态，通过上位机软件获取同一时间段内

各编码状态下累积的有效探测计数 𝑚𝑎𝑏，其中 𝑎,𝑏 ∈ {0, 1, 2, 3} 分别为发送端和接收端的四种

编解码状态，构成计数矩阵如表 1 所示。𝑚𝑎𝑏 中应扣除探测器暗计数与后脉冲带来的影响，

同一时间段内各编码状态下的探测计数为 𝑚′𝑎𝑏，相同时间段内的真空态探测总计数为 𝑛0，真

空态探测计数为 𝑛𝑎𝑏，有 n𝑎𝑏 = 𝑝𝜇𝑝ab𝑛0/𝑝0，其中 𝑝ab 表示发送为 𝑎 探测为 𝑏 的概率，则各

编码状态的有效探测计数 𝑚𝑎𝑏 = 𝑚′𝑎𝑏 ― 𝑛ab，其中 𝑝𝜇、𝑝0 分别是 QKD 系统的信号态、真空态

的脉冲产生概率。

表 1 编解码计数矩阵

解码

编码

（𝑏 = 0）

（𝑏 = 1）

（𝑏 = 2）

（𝑏 = 3）

（𝑎 = 0） 𝑚00 𝑚01 𝑚02 𝑚03

（𝑎 = 1） 𝑚10 𝑚11 𝑚12 𝑚13

（𝑎 = 2） 𝑚20 𝑚21 𝑚22 𝑚23

（𝑎 = 3） 𝑚30 𝑚31 𝑚32 𝑚33 b) 依据 QKD 系统编解码过程的选基比例设置，对计数进行修正，即 𝑀𝑎𝑏 = 𝑚𝑎𝑏/𝑝𝑎𝑏。其中 𝑝𝑎𝑏

为编码为 𝑎，解码为 𝑏 时的选基比例。

𝑝00 = 𝑝01 = 𝑝10 = 𝑝11 = 𝑝𝐴𝜙𝑝𝐵𝜙，𝑝20 = 𝑝21 = 𝑝30 = 𝑝31 = 𝑝𝐴𝜓𝑝𝐵𝜙，

𝑝02 = 𝑝03 = 𝑝12 = 𝑝13 = 𝑝𝐴𝜙𝑝𝐵𝜓，𝑝22 = 𝑝23 = 𝑝32 = 𝑝33 = 𝑝𝐴𝜓𝑝𝐵𝜓；

其中 𝑝𝐴𝜙、𝑝𝐴𝜓 分别为发送端选基为 𝜙、ψ 的概率，𝑝𝐵𝜙、𝑝𝐵𝜓 分别为接收端选基为 𝜙、ψ 的概率。对于平衡选基方案有：𝑝𝐴𝜙 = 𝑝𝐴𝜓 = 𝑝𝐵𝜙 = 𝑝𝐵𝜓 = 0.5。

c) 计算编解码正交误差公式为：

𝛿𝜃00 =2𝜋arcsin

𝑀10

𝑀00 + 𝑀10，𝛿𝜃11 =

2𝜋arcsin

𝑀01

𝑀11 + 𝑀01，

𝛿𝜃22 =2𝜋arcsin

𝑀32

𝑀22 + 𝑀32，𝛿𝜃33 =

2𝜋arcsin

𝑀23

𝑀33 + 𝑀23；

d) 计算编解码共轭误差公式为：

QKD系统

发送端

QKD系统

接收端

QKD上位机调试软件

Sq RqSn Rn

Ss Rs

1| 2| 1| 2|

1|

2|

1|

2|

YD/T xxxx—xxxx

12

𝛿𝜃02 =1𝜋arcsin (𝑀02 ― 𝑀12

𝑀02 + 𝑀12)，𝛿𝜃03 =1𝜋arcsin (𝑀03 ― 𝑀13

𝑀03 + 𝑀13)，

𝛿𝜃20 =1𝜋arcsin (𝑀20 ― 𝑀30

𝑀20 + 𝑀30)，𝛿𝜃21 =1𝜋arcsin (𝑀21 ― 𝑀31

𝑀21 + 𝑀31)；

e) 依据上述计算结果得到最大编解码误差，计算公式为：

𝛿𝜃max = max𝑎, 𝑏

|𝛿𝜃𝑎𝑏|

6.1.8.4　注意事项

测试时应注意下述事项：

a) 编解码计数样本数量应保证矩阵中最大计数值 maxa,b

(mab) > 105；

b) 测试时可减小量子信道损耗，减少信道环境扰动引入的误差。

6.1.9　量子态光信号平均光子数

6.1.9.1　测试内容

量子态光信号平均光子数为 Sq 点输出光信号的每脉冲平均光子数，可分为信号态平均光子数和诱

骗态平均光子数。

6.1.9.2　测试配置

测试配置如图 12 所示，测试仪表为光功率计。

图 12 量子态光信号平均光子数测试配置

6.1.9.3　测试步骤

按照下述步骤进行测试： a) 如图 12 连接好测试配置，在 QKD 发送端正常工作模式下，进行 Sq 点输出光信号功率测量； b) 结合 6.1.1　节的光信号脉冲重复频率和 6.1.2　节的光信号中心频率（波长），计算量子态光信

号的平均光子数 𝜇𝑡，公式为：𝜇𝑡 =𝑃𝑚𝑒𝑎𝑛 × 𝜆𝑝𝑢𝑙𝑠𝑒

𝑓𝑝𝑢𝑙𝑠𝑒 × ℎ × 𝑐，其中 Pmean 为光信号平均输出功率，𝑓𝑝𝑢𝑙𝑠𝑒 为

脉冲重复频率，𝜆𝑝𝑢𝑙𝑠𝑒 为脉冲中心波长，ℎ 为普朗克常量，𝑐 为真空光速。 c) 通过调试软件对 QKD 发送端进行控制，仅发送信号态量子光信号，重复步骤 a)~b)，测量和

计算信号态平均光子数 𝜇； d) 通过调试软件对 QKD 发送端进行控制，仅发送诱骗态量子光信号，重复步骤 a)~b)，测量和

计算诱骗态平均光子数 𝜈。

6.1.9.4　注意事项

QKD 发送端量子态光信号平均光子数也可以使用单光子探测器进行测试，此时需对单光子探测器

的探测效率等参数进行标定。

QKD系统

发射机

Sq光功率计

YD/T xxxx—xxxx

13

6.1.10　Sq 点注入光隔离度

6.1.10.1　测试内容

对 QKD 发送端 Sq 进行注入光隔离度测试，参数定义见 YD/T xxxx-xxxx 第 7.1.5 节。

6.1.10.2　测试配置

测试配置如图 13 所示，测试仪表为连续光光源和光功率计。

图 13 Sq 点注入光隔离度测试配置

6.1.10.3　测试步骤

按照下述步骤进行测试： a) 如图 13 a)连接好测试配置，关闭 QKD 发送端脉冲光源激光器，以连续光光源输入 Sqt 点，光

功率计在 Sq 点进行输出光信号平均功率测试，得到正向插入损耗 𝐼𝐿𝑠1； b) 如图 13 b)连接好测试配置，关闭 QKD 发送端脉冲光源激光器，以连续光光源输入 Sq 点，光

功率计在 Sqt 点进行输出光信号平均功率测试，得到反向插入损耗 𝐼𝐿𝑠2； c) 计算 Sq 点反向注入光信号隔离度 𝐼𝐿𝑠，公式为：𝐼𝐿𝑠＝𝐼𝐿𝑠1 + 𝐼𝐿𝑠2。

6.1.10.4　注意事项

测试过程中的正向插入损耗和反向插入损耗均应记录。

6.1.11　同步光信号时域特性

6.1.11.1　测试内容

同步光信号时域特性包括同步信号发射模块的输出光功率、重复频率、脉冲宽度以及脉冲抖动。

6.1.11.2　测试配置

测试配置如图 14 所示，测试仪表为 OSC 和光功率计。

QKD系统

发射机

连续光

光源光功率计

Sqt Sq

QKD系统

发射机光功率计

连续光

光源

Sqt Sq

a) 正向插入损耗

b) 反向插入损耗

YD/T xxxx—xxxx

14

图 14 同步光信号时域特性测试配置

6.1.11.3　测试步骤

按照下述步骤进行测试： a) 如图 14 连接好测试配置，以 Sct 点输出信号作为 OSC 的同步触发，Ss 点光信号经光电转换

后，输入 OSC 进行测试； b) 待 OSC 采样波形稳定之后，通过 OSC 的自动分析功能，对同步光信号的脉冲重复频率平均值、

脉冲宽度平均值和脉冲抖动均方根值进行测量； c) 在 Ss 点使用光功率计测量同步光信号输出光功率。

6.1.11.4　注意事项

测试时应注意下述事项： a) OSC 信号时域波形参数测量统计的采样周期数应不低于 104。 b) 光功率测量推荐使用光功率计，也可以使用其它测量设备。

6.1.12　同步光信号频域特性

6.1.12.1　测试内容

同步光信号频域特性包括 Ss 点输出光信号的中心频率（波长）、中心频率（波长）偏移和-3dB/-10dB光谱宽度。

6.1.12.2　测试配置

测试配置如图 15 所示，测试仪表为 OSA。

图 15 同步光信号频域特性测试配置

6.1.12.3　测试步骤

按照下述步骤进行测试： a) 如图 15 连接好测试配置，Ss 点光脉冲信接入 OSA 进行测试； b) 根据被测信号设定 OSA 显示的波长和幅度范围，光谱波形以适当的幅度显示在屏幕的中间，

以便于观察和读数； c) 将光标定位在光谱峰值处，分别找到相对于峰值跌落 3dB 处的中心频率（波长）值 𝜆1 和

QKD系统

发射机

SsOSC

Sct

光功率计

QKD系统

发射机

SsOSA

YD/T xxxx—xxxx

15

𝜆2，则光谱中心频率（波长）值为 (𝜆1 + 𝜆2)/2； d) 中心频率（波长）测试值与标称值之差即为中心频率（波长）偏移； e) 将光标定位在光谱峰值处，分别找到相对于峰值跌落3dB和10dB处，并读出此时的光谱宽度。

对于支持自动测量-3dB/-10dB谱宽的OSA，则可直接读取。

6.1.12.4　注意事项

可以选择波长（nm）或频率（THz）为量纲（单位）进行测试；

6.2　QKD 接收端

6.2.1　Rq 点注入光泄露功率阈值

6.2.1.1　测试内容

对 QKD 接收端 Rq 进行泄露光功率阈值测试，参数定义见 YD/T xxxx-xxxx 第 7.2.1 节。

6.2.1.2　测试配置

测试配置如图 16 所示，测试仪表为连续光光源和光功率计。

图 16 Rq 点注入光泄露功率测试配置

6.2.1.3　测试步骤

按照下述步骤进行测试： a) 如图 16 a)连接好测试配置，以连续光光源输入 Rq 点，光功率计在 Rit 点进行输出光信号平均

功率测试，得到插入损耗 𝐼𝐿𝑟1； b) 如图 16 b)连接好测试配置，以连续光光源输入 Rit 点，光功率计在 Rq 点进行输出光信号平均

功率测试，得到插入损耗 𝐼𝐿𝑟2； c) 计算 Rq 点注入光信号反向隔离度，公式为：𝐼𝐿𝑟 = 𝐼𝐿𝑟1 + 𝐼𝐿𝑟2； d) 结合 Rq 输入光功率越限告警阈值 𝑃𝑤𝑎𝑟𝑛𝑖𝑛𝑔和 Rq 点注入光信号反向隔离度𝐼𝐿𝑟，计算 Rq 点注

入光泄露功率阈值 𝑃𝑟𝑒𝑣𝑒𝑎𝑙，公式为：𝑃𝑟𝑒𝑣𝑒𝑎𝑙 = 𝑃𝑤𝑎𝑟𝑛𝑖𝑛𝑔 ― 𝐼𝐿𝑟。

6.2.2　SPD 探测响应时域特性

6.2.2.1　测试内容

SPD 探测响应时域特性包括单个 SPD 探测响应门宽和探测响应时间抖动，以及多个 SPD 之间的探

测响应门宽差异。

6.2.2.2　测试配置

QKD系统

接收机

连续光

光源光功率计

Rq Rit

QKD系统

接收机光功率计

连续光

光源

Rq Rit

a) 正向插入损耗

b) 反向插入损耗

YD/T xxxx—xxxx

16

测试配置如图 17 所示，测试仪表为 WCP 光源、VOA、同步时钟源和 TDC。

图 17 SPD 探测响应特性测试配置

6.2.2.3　测试步骤

按照下述步骤进行测试： a) 如图 17 连接好测试配置，QKD 系统接收端 SPD 模块工作温度处于稳定状态； b) 双路同步时钟源一路输出频率为 𝑓 的时钟信号输入 SPD 模块的 Rct 测试点，作为 SPD 探测触

发信号，另一路输出频率为 𝑓/𝑛 的时钟信号，作为 WCP 光源的外触发信号和 TDC 的记录启

动信号； c) 通过 VOA 对 WCP 光源输出脉冲光信号进行功率控制，使其满足在 SPD 模块的 Rit 输入点每

脉冲平均光子数为 𝜇； d) SPD 模块 Rot 点的光子探测事件输出电信号作为 TDC 的事件记录信号，实现 SPD 探测响应事

件时间分布的测试记录，该时间分布为 SPD 探测响应计数曲线，计数最大值称为主峰值； e) 通过调节同步时钟源双路信号之间的相对时延，测试记录不同延迟位置下 SPD 探测响应计数

曲线的主峰值，不同相对延时下的主峰值点组成主峰值曲线，该主峰值曲线的半高宽称为 SPD探测响应门宽；

f) 通过调节同步时钟源双路信号之间的相对时延，找出探测响应计数曲线主峰值的最大位置，记

录此时探测响应计数曲线的半高宽，得到 SPD 探测响应时间抖动； g) 对多个 SPD 模块，重复步骤 a)~e)，得到各 SPD 模块的探测响应门宽的最大值 𝑊𝑖𝑑𝑡ℎ𝑚𝑎𝑥、最

小值 𝑊𝑖𝑑𝑡ℎ𝑚𝑖𝑛 和平均值 𝑊𝑖𝑑𝑡ℎ𝑎𝑣𝑔，计算 SPD 探测响应门宽差异 𝑊𝑖𝑑𝑡ℎdiff，公式为：𝑊𝑖𝑑𝑡ℎdiff

=𝑊𝑖𝑑𝑡ℎ𝑚𝑎𝑥 ― 𝑊𝑖𝑑𝑡ℎ𝑚𝑖𝑛

𝑊𝑖𝑑𝑡ℎ𝑎𝑣𝑔。

6.2.2.4　注意事项

测试时应注意下述事项： a) 同步时钟源 CH1 和 CH2 的分频比 𝑛 ≥ 10； b) WCP 光源衰减之后的每脉冲平均光子数 μ ≤ 1 光子/脉冲； c) WCP 光源脉冲宽度应小于 SPD 探测响应门宽； d) SPD 探测响应特性测试结果精度受 TDC 时间分辨率限制，TDC 时间分辨率应不大于 50ps。

6.2.3　SPD 暗计数概率

6.2.3.1　测试内容

对 QKD 系统接收端 SPD 模块进行暗计数概率测试，即无光输入时 SPD 的探测事件响应概率。

6.2.3.2　测试配置

同步时钟源

QKD系统

接收机

Rct

WCP光源 VOA TDCRit Rot

CH1 CH2

f f/nf/n

YD/T xxxx—xxxx

17

测试配置如图 18 所示，测试仪表为同步时钟源和 TDC。

图 18 SPD 暗记数概率测试配置

6.2.3.3　测试步骤



动信号； c) SPD 模块 Rit 输入点做遮光处理，确保无光信号输入，记录此时 TDC 探测响应事件的总计数值，

即为暗计数值 𝑅𝑑𝑐； d) 计算 SPD 模块暗记数概率，公式为：𝑃dc = 𝑅𝑑𝑐/𝑓； e) 对多个 SPD 模块，重复步骤 a)~d)，得到各 SPD 模块的暗计数概率。

6.2.3.4　注意事项

同步时钟源 CH1 和 CH2 的分频比 𝑛 ≥ 10。

6.2.4　SPD 死时间

6.2.4.1　测试内容

对 QKD 系统接收端 SPD 模块进行死时间测试，即 QKD 系统设置的 SPD 模块在一次光子探测响应

时间之后的关断时间。

6.2.4.2　测试配置


6.2.4.3　测试步骤



动信号； c) SPD 模块 Rot 点的光子探测事件输出电信号作为 TDC 的事件记录信号，调节同步时钟源双路

信号之间的相对时延，找出探测响应计数主峰值最大位置； d) 通过 VOA 对 WCP 光源输出脉冲光信号进行功率控制，使 SPD 模块探测事件达到最大值

𝑅𝑚𝑎𝑥；

同步时钟源

QKD系统

接收机

Rct

TDCRit Rot

CH1 CH2

f f/n

YD/T xxxx—xxxx

18

e) 计算 QKD 系统 SPD 模块死时间，公式为：𝑇𝑑𝑒𝑎𝑑 = 1/𝑅𝑚𝑎𝑥； f) 对多个 SPD 模块，重复步骤 a)~e)，得到各 SPD 模块的死时间。

6.2.4.4　注意事项

测试时应注意下述事项： a) 同步时钟源 CH1 和 CH2 的分频比 𝑛 ≥ 10； b) QKD 系统 SPD 模块死时间设置值可高于其死时间本征值。

6.2.5　SPD 探测效率特性

6.2.5.1　测试内容

对 QKD 系统接收端 SPD 模块进行探测效率测试，包含单个 SPD 模块的探测效率，以及多个 SPD模块的探测效率差异。

6.2.5.2　测试配置


6.2.5.3　测试步骤




脉冲平均光子数为 𝜇； d) SPD 模块 Rot 点的光子探测事件输出电信号作为 TDC 的事件记录信号，实现 SPD 光子探测事

件的时间分布测试记录； e) 通过调节同步时钟源双路信号之间的相对时延，找出探测响应计数主峰值最大位置，记录此时

探测响应门宽内的计数值之和 𝑅det；

f) 结合 SPD 暗计数值测试结果，计算 SPD 探测效率 𝜂，公式为：𝜂 =𝑛𝜇𝑙𝑛 ( 1 ― 𝑅𝑑𝑐/𝑓

1 ― 𝑅det/𝑓)；

g) 重复步骤 a)~f)三次，计算三次测量结果的平均值为单个 SPD 模块的探测效率； h) 对多个 SPD 模块，重复步骤 a)~g)，得到各 SPD 模块的探测效率，以其中的最大值 𝜂𝑚𝑎𝑥、最

小值 𝜂𝑚𝑖𝑛 和平均值 𝜂𝑎𝑣𝑔，计算 SPD 模块探测效率差异，公式为：𝜂diff =𝜂𝑚𝑎𝑥 ― 𝜂𝑚𝑖𝑛

𝜂𝑎𝑣𝑔。

6.2.5.4　注意事项

测试时应注意下述事项： a) 同步时钟源 CH1 和 CH2 的分频比 𝑛 ≥ 10。 b) WCP 光源衰减之后的每脉冲平均光子数 μ ≤ 1 光子/脉冲； c) WCP 光源脉冲宽度应小于 SPD 探测响应门宽； d) SPD 模块死时间设置会对 SPD 探测效率测试结果产生影响。

6.2.6　SPD 后脉冲概率

YD/T xxxx—xxxx

19

6.2.6.1　测试内容

对 QKD 系统接收端 SPD 模块进行后脉冲概率测试，即 SPD 模块在正确探测响应事件之后短时间

内，无光输入时产生错误探测响应的概率。

6.2.6.2　测试配置


6.2.6.3　测试步骤




脉冲平均光子数为 𝜇； d) SPD 模块 Rot 点的光子探测事件输出电信号作为 TDC 的事件记录信号，实现 SPD 光子探测事

件的时间分布测试记录； e) 通过调节同步时钟源双路信号之间的相对时延，找出 TDC 总探测响应计数最大值 𝑅𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙，同时

记录此时探测响应门宽内的计数值之和 𝑅det；

f) 结合 SPD 暗计数值测量结果，计算 SPD 后脉冲概率 𝑃𝑎𝑝，公式为：𝑃𝑎𝑝 =𝑛

𝑛 ― 1(𝑅𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 ― 𝑅det) ― 𝑅𝑑𝑐

𝑅𝑝𝑒𝑎𝑘 ―1𝑛𝑅𝑑𝑐

；

g) 对多个 SPD 模块，重复步骤 a)~f)，得到各 SPD 模块的后脉冲概率。

6.2.6.4　注意事项

测试时应注意下述事项： a) 同步时钟源 CH1 和 CH2 的分频比 𝑛 ≥ 10。 b) WCP 光源衰减之后的每脉冲平均光子数 μ ≤ 1 光子/脉冲； c) WCP 光源脉冲宽度应小于 SPD 探测响应门宽； d) SPD 模块死时间设置会对 SPD 后脉冲概率测试结果产生影响。

6.2.7　同步光信号接收灵敏度

6.2.7.1　测试内容

对 QKD 系统接收端 Rs 点进行接收灵敏度测试，即 QKD 系统开始出现同步信号失锁时在参考点 Rs处的平均接收光功率最小值。

6.2.7.2　测试配置

测试配置如图 19 所示，测试仪表为 VOA、光功率计和 OSC。

YD/T xxxx—xxxx

20

图 19 同步光信号接收灵敏度测试配置

6.2.7.3　测试步骤

按照下述步骤进行测试： a) 如图 19 连接好测试配置，QKD 系统处于正常工作状态，将 Sct 点和 Rct 点时钟信号输入 OSC

进行测试； b) 待 OSC 采样波形稳定之后，使用 OSC 测量并记录 QKD 发送端 Sct 的时钟信号周期 𝑇𝑠； c) 测量并记录 QKD 接收端 Rct 的同步时钟信号相对于 Sct 时钟信号的时间抖动峰峰值 ∆𝑇𝑟； d) 调节 QKD 系统线路中的 VOA，增加线路衰减，直至 ∆𝑇𝑟 接近但不超过 𝑇𝑠/2； e) 光功率计测量此时的 Rs 点接收光功率即为同步光信号接收灵敏度。

6.2.7.4　注意事项

OSC 信号时域波形参数测量统计的采样周期数应不低于 104。

7　合/分波器测试

DWDM合/分波器测试主要包括插入损耗、中心波长、通道隔离度、通带特性和偏振相关损耗测试，

见YD/T 1159-2016第7章。DWDM合/分波器的其它测试项目，包括中心波长偏差、通带平坦度、波长和

插损热稳定性、插损均匀性、非相邻通道隔离度、回波损耗、方向性、色散和偏振模色散测试，见GB/T 20440-2006第5章。

CWDM合/分波器测试主要包括插入损耗、中心波长、通道隔离度、通带特性和偏振相关损耗测试，

见YD/T 1327-2004第5章。

8　光路交换机测试

8.1　端口切换时间


对光路交换机端口进行切换时间测试，即光路交换机进行光路交换过程中的业务受损时间。


测试配置如图 20 所示，测试仪表为光耦合器和业务分析仪。

QKD系统

发送端

QKD系统

接收端

OSC

Ss RsSct Rct

VOA

YD/T xxxx—xxxx

21

图 20 端口切换时间测试配置


按照下述步骤进行测试： a) 如图 20 连接好测试配置，业务分析仪数据信号接入光路交换机输入端口； b) 各输出端口通过光耦合器合路之后，返回业务分析仪； c) 控制光路交换机切换光通道，记录光通信数据业务信号的受损时间，即为端口切换时间。

8.2　其它参数

光路交换机的其它参数测试，包括插入损耗、偏振相关损耗、端口间串扰等测试，见YD/T 1689-2007第6章。

9　系统验证测试

9.1　长期稳定性


测试QKD系统在一定周期内的工作状态稳定性和密钥输出稳定性。



机控制软件。


按照下述步骤进行测试： a) 如图 2 连接好测试配置，按照 5.1 节方法统计平均密钥成码率； b) 通过 QKD 系统网管或上位机实时监测 QKD 系统工作状态，其中性能参数和告警信息见 YD/T

xxxx-xxxx 第 12 章； c) 测试周期为 7×24h，测试时间结束之后，记录和保存平均密钥成码率信息，以及系统性能参数

和告警信息。


测试时应注意下述事项： a) QKD 系统长期稳定性测试时间周期可协商确定，不低于 24h； b) 测试过程中应排除环境异常和人为干扰对系统稳定性的影响。

9.2　电源冗余保护

光路交换机

光耦合器

业务分析仪

YD/T xxxx—xxxx

22


测试QKD系统设备电源模块的双电源热备保护功能。



机控制软件。


按照下述步骤进行测试： a) 如图 2 连接好测试配置，按照 5.1 节方法统计平均密钥成码率； b) 通过 QKD 系统网管或上位机实时监测 QKD 系统工作状态，其中性能参数和告警信息见 YD/T

xxxx-xxxx 第 12 章； c) 断开其中一路系统电源，查询并记录平均密钥成码率信息，性能参数和告警信息。

9.3　系统上电时间


测试QKD系统开机至首次密钥成码输出的所需时间。



机控制软件。


按照下述步骤进行测试： a) 如图 2 连接好测试配置，使用 OTDR 对 QKD 系统线路光纤长度和跨段损耗进行测量； b) QKD 系统处于正常工作状态，将 QKD 设备断电，再对设备进行上电操作，通过网管或上位机

记录从设备上电到 QKD 开始密钥生成所需的时间。


QKD 系统线路跨段损耗可能对系统上电时间产生影响。

9.4　系统恢复时间


测试QKD系统正常工作状态下，线路状态异常导致密钥成码中断的恢复时间。



机控制软件。


按照下述步骤进行测试：

YD/T xxxx—xxxx

23

a) 如图 2 连接好测试配置，使用 OTDR 对 QKD 系统线路光纤长度和跨段损耗进行测量； b) QKD 系统处于正常工作状态，依次分别将 QKD 设备量子光信号线路、同步光信号线路和协商

信号线路中断之后再恢复，通过网管或上位机记录各次线路中断之后，从各次线路恢复到 QKD开始密钥生成所需的时间，以及相关告警信息。


QKD 系统线路跨段损耗可能对系统恢复时间产生影响。

9.5　系统环境适应性


测试QKD系统在不同温湿度条件下的工作情况，验证QKD系统对外部环境的适应能力。


测试配置如图 21所示，测试环境为温湿度循环实验室，测试软件为系统网管或上位机软件。测试

环境温湿度变化曲线设置如图 22所示。

图 21 系统环境适应性测试配置

图 22 系统环境适应性测试温湿度变化参考曲线



度和跨段损耗进行测量，或使用连续光光源和光功率计配合进行跨段损耗测量；

QKD系统

发送端

QKD系统

接收端


Sq RqSn Rn温湿度循环实验室

Ss Rs

温度

(℃)

+30+25

+35

0时间(hr)6hr 6hr 12hr

+35℃

0℃

+30℃+85%RH

温度变化速率：0.5℃/min

YD/T xxxx—xxxx

24

b) 如图 22 设置温湿度循环实验室工作条件，温湿度变化期间，保持 QKD 系统连续运行； c) 按照 5.1 节方法统计平均密钥成码率； d) 通过 QKD 系统网管或上位机实时监测 QKD 系统工作状态，其中性能参数和告警信息见 YD/T

xxxx-xxxx 第 12 章； e) 测试周期结束之后，记录和保存平均密钥成码率信息，以及性能参数和告警信息。


测试时应注意下述事项： a) 如使用 OTDR 进行跨段损耗测量时，应注意盲区对接头损耗测量的影响； b) 使用连续光光源和光功率计配合进行跨段损耗测量时，应使光源波长与 QKD 工作波长保持一

致，并应对光源和光功率计进行校准。

9.6　电源电压容限


测试QKD系统在直流供电条件下，正常工作时可接收的最大电源电压变化范围。


测试配置如图 23所示，测试仪表为可调电源，测试软件为系统网管或上位机。

图 23 电源电压容限范围测试配置


按照下述步骤进行测试： a) 如图 23 连接好测试配置，QKD 系统处于正常工作状态，QKD 系统双路电源选择其中一路采

用可调电源供电； b) 按照 5.1 节方法统计平均密钥成码率； c) 通过 QKD 系统网管或上位机实时监测 QKD 系统工作状态，其中性能参数和告警信息见 YD/T

xxxx-xxxx 第 12 章； d) 人工或自动将可调电源的直流供电电压由-48V 调整为-40V，观测一段时间（不小于 30min），

再由-48V 调整为-57V，观测一段时间（不小于 30min），记录和保存观测时间段内的平均密钥

成码率信息，系统性能参数和告警信息。


可调电源的可输出功率应大于 QKD 系统的实际功耗。

QKD系统

发送端

QKD系统

接收端


Sq RqSn Rn

可调电源

Ss Rs

YD/T xxxx—xxxx

25

10　网元管理功能验证

QKD网元管理系统支持设备配置管理、用户管理、故障告警信息管理和性能参数监测管理，具体

要求见YD/T xxxx-xxxx第12章。其中重要性能参数和告警信息如表 2、表 3、表 4和表 5所示。通过性能参数查询，告警信息查询，网管支持告警和性能参数列表查询等方式，对网元管理功能进

行验证。对于异常状态告警产生和性能参数劣化，可在系统正常工作状态环境中，模拟或制造所需的异

常状态，已验证网元管理对于异常状态的告警响应和性能参数监测变化，异常状态的模拟和产生不应对

系统造成不可逆影响和损伤。

表 2 基于诱骗态 BB84 协议的 QKD 系统网元管理关键故障告警

故障告警信息监测对象备注密钥成码异常 QKD 系统软硬件版本异常 QKD 系统身份认证异常 QKD 系统

线路状态异常 Sq-Rq、Ss-Rs、Sd-Rd 含 Sq 注入光功率越限告警和 Rq输入光功率越限告警，其余待研

究。外部接口故障 Sk、Rk、Sn、Rn 待研究内部模块故障系统内部模块工作温度异常系统内部模块工作电压异常系统内部模块风扇工作异常系统风扇攻击监测异常 QKD 系统待研究

表 3 基于诱骗态 BB84 协议的 QKD 系统控制处理模块协议后处理输入输出参数

参数名称单位参数值应用代码 —— BB84-10-C BB84-20-C

基矢筛选效率（𝑞）a —— 待研究待研究信号态误码率（𝐸𝜇）b —— < 11% < 11% 诱骗态误码率（𝐸𝑣） —— 待研究待研究真空态误码率（𝑒0） —— 待研究待研究信号态探测率（𝑄𝜇） —— 待研究待研究诱骗态探测率（𝑄𝑣） —— 待研究待研究真空态响应率（𝑌0） —— 待研究待研究安全增强压缩比（S）c —— 待研究待研究最终密钥长度（l）c bit 待研究待研究

最终密钥产生时间（t）c s 待研究待研究单次密钥成码率（KR） bit/s 待研究待研究

a 对于平衡选基方案𝑞 = 0.5，对于非平衡选基或仅使用部分基矢量子态信号进行密钥成码的 QKD 系

统，基矢筛选效率和成码率计算公式待研究。 b 在对基阶段，QKD 系统对于信号态误码率监测值越限的筛选后密钥，应做抛弃处理，并记录上报

本次信号态误码率越限告警。信号态误码率也称为量子比特误码率（QBER）。

YD/T xxxx—xxxx

26

c 安全增强压缩比、最终密钥长度和最终密钥产生时间，按照单次最终密钥生成周期进行统计记录。

表 4 基于诱骗态 BB84 协议的 QKD 系统控制处理模块协议后处理性能参数

参数名称单位参数值应用代码 —— BB84-10-C BB84-20-C

纠错成功率 a —— > 95% > 95% 安全增强密钥长度（N）b kbit > 300 > 500

纠错处理效率（f）c —— < 2 < 2 密钥输出最高速率 d kbit/s ≥ 20 ≥ 100

a 纠错成功率为信号态误码率门限范围内，通过纠错处理，获得收发双方一致的纠错后密钥的概率。 b 安全增强密钥长度设置应考虑安全成码比例计算过程中有限长效应的影响。 c 纠错处理效率定义与计算方法见 YD/T xxxx-xxxx 附录 A。 d 密钥输出最高速率为低线路损耗条件下，例如发送端与接收端背靠背连接，QKD 系统可达到的平

均密钥成码率最大值。

表 5 基于诱骗态 BB84 协议的 QKD 系统网元管理关键性能参数

性能参数信息监测对象备注密钥成码率 QKD 系统计算和统计方法见附录 A

平均密钥成码率 QKD 系统密钥成码率的小时平均值密钥生成总量 QKD 系统

量子信道误码率（QBER）量子信道越限告警阈值待研究 SPD 探测响应计数 SPD 模块包含多个 SPD

线路状态参数 Sq-Rq、Ss-Rs、Sd-Rd 含 Sq 注入光功率监测值和 Rq 输

入光功率监测值，其余待研究。模块工作温度系统和内部模块温度电源工作状态系统和内部模块电源风扇工作状态系统风扇

_________________________________

M 33 YD - hbba.sacinfo.org.cn

Documents

Transcript of M 33 YD - hbba.sacinfo.org.cn