仿雁群阵列量子空中通信组网构建策略

量子卫星通信是量子通信领域的研究热点和前沿。它具有覆盖范围广、通信效率高、安全性强的特点。量子通信网络建设战略是量子通信的重要组成部分。然而，量子空中通信网络建设策略的研究至今尚未展开。根据仿生学原理和雁行阵列的特点，提出了一种仿雁行（发音：Lambda）的量子空中通信网络拓扑结构，可分为单头节点型和多头节点型。基于可认证QSDC网GHZ国家通信系统和EPR量子卫星GHZ网络隐形国家传输通信系统，研究了这种量子空中通信网络结构的误码率参数、能耗和吞吐率参数。理论分析和仿真结果表明，在平均噪声功率为2dB/m的环境中，当头节点和子节点之间的通信距离小于400m时，误码率小于0.094。如果头节点和子节点之间的通信距离从400米增加到1000米，误码率将迅速增加，达到0.585。当一侧的子节点数量从2个增加到7个时，吞吐率从110.6 KB/s下降到46.45 KB/s。以节点总数21为例，单头节点网络结构可以节省32.6%的能量，并降低到23.9 KB/s。相比之下，共有21个节点的多头节点网络结构可以节省29.3%的能量，达到163.4kb/s。可以看出，仿鹅群阵列结构的量子空中网络具有良好的网络可扩展性、优异的信息安全性和灵活的网络结构。