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量子通信是依靠量子纠缠进行信息传输的一种新型通信网络。随着对量子通信的不断深入研究,相继实现了一定距离的量子态信息传输。源、目节点传输量子态信息之前需要预先建立量子纠缠信道。在建立量子纠缠信道的过程中会消耗网络当中的纠缠粒子对,而纠缠粒子对是量子通信网络当中的重要纠缠资源。为进一步提高量子通信网络数据传输效率,本文在基于量子纠缠的基本原理上,对量子分组传输以及路由选择策略进行了较为深入的研究。具体研究内容有以下几个方面。
(1)对量子通信网络的分组传输路由选择协议进行了研究。在量子通信网络中,为了提高RIP协议路由信息交换的安全性,本文基于量子通信的基本原理提出了自适应量子路由选择算法。该算法可以有效避免RIP报文被窃听、篡改和伪造等问题。仿真结果表明自适应量子路由选择算法不仅能够实现量子通信网络中路由信息的有效、安全、快速的更新,还可以降低纠缠资源的消耗。在量子通信网络中,自适应量子路由选择算法能够更好的实现RIP路由信息的安全传输。
(2)对量子通信网络中的分层传输方案进行了研究。为进一步提高数据传输效率,本文提出了分片量子簇传输方案。该方案将不能够被量子路由器转发或储存的长量子簇,通过分片将其分解为若干个长度较短、能够被量子路由器直接转发或者存储的分片量子簇。仿真结果表明,分片量子簇传输方案可以有效降低数据丢包率、缩短传输时延。
(3)对量子通信网络当中的无线路由传输协议进行了研究。在无线量子通信网络中,为了进一步减少量子纠缠资源的消耗,提出了基于资源预留的无线量子路由传输协议。源节点在广播路由请求消息的过程中,使得量子通信网络预留一定的纠缠资源,以保证量子态信息的传输。在本文中分别对单路径、多路径无线量子路由传输协议进行了研究。仿真结果表明,在不同网络规模下,基于资源预留的单路径量子传输协议所确定的路径节点数较少,可以有效缩短量子态信息的传输时延,减少纠缠粒子对的消耗;而基于链路优先级的多路径量子路由协议和基于遗传算法的多路径量子路由协议,通过多条路径共同传输量子态信息,不仅可以提高量子通信网络数据传输效率,并能够以更少的纠缠资源消耗,完成量子态信息的传输。
(1)对量子通信网络的分组传输路由选择协议进行了研究。在量子通信网络中,为了提高RIP协议路由信息交换的安全性,本文基于量子通信的基本原理提出了自适应量子路由选择算法。该算法可以有效避免RIP报文被窃听、篡改和伪造等问题。仿真结果表明自适应量子路由选择算法不仅能够实现量子通信网络中路由信息的有效、安全、快速的更新,还可以降低纠缠资源的消耗。在量子通信网络中,自适应量子路由选择算法能够更好的实现RIP路由信息的安全传输。
(2)对量子通信网络中的分层传输方案进行了研究。为进一步提高数据传输效率,本文提出了分片量子簇传输方案。该方案将不能够被量子路由器转发或储存的长量子簇,通过分片将其分解为若干个长度较短、能够被量子路由器直接转发或者存储的分片量子簇。仿真结果表明,分片量子簇传输方案可以有效降低数据丢包率、缩短传输时延。
(3)对量子通信网络当中的无线路由传输协议进行了研究。在无线量子通信网络中,为了进一步减少量子纠缠资源的消耗,提出了基于资源预留的无线量子路由传输协议。源节点在广播路由请求消息的过程中,使得量子通信网络预留一定的纠缠资源,以保证量子态信息的传输。在本文中分别对单路径、多路径无线量子路由传输协议进行了研究。仿真结果表明,在不同网络规模下,基于资源预留的单路径量子传输协议所确定的路径节点数较少,可以有效缩短量子态信息的传输时延,减少纠缠粒子对的消耗;而基于链路优先级的多路径量子路由协议和基于遗传算法的多路径量子路由协议,通过多条路径共同传输量子态信息,不仅可以提高量子通信网络数据传输效率,并能够以更少的纠缠资源消耗,完成量子态信息的传输。