45、无线传感器网络与量子通信中的关键技术研究

无线传感器网络与量子通信中的关键技术研究

1. 非均匀能量分布无线网络设计研究

1.1 传感器网络概述

传感器网络是当前无线网络研究的活跃领域，但面临诸多挑战。其一般由汇聚节点和普通节点组成，普通节点负责收集信息并通过自组织和网状结构发送给汇聚节点，汇聚节点再将信息发送到监控中心完成监测任务。然而，网络节点能量不可替换，这成为影响网络生命周期的关键因素。靠近汇聚点的节点因转发信息多，负载大、能耗快，可能导致网络故障，缩短网络生命周期。因此，高效利用节点能量、延长网络系统寿命是传感器网络设计的主要目标。

1.2 无线传感器网络能耗分析

无线传感器网络的能耗在计算和通信相关方面存在平衡关系。致力于降低通信能耗的技术可能导致计算能耗增加，形成恶性循环。为提高协议能效，需在两者间实现平衡。通信能耗涉及发射器、中继器和接收器的使用，发射器用于发送控制信号、生成路由请求和响应以及传输数据包，接收器用于接收数据和控制包。了解无线移动设备的能量特性对设计高效无线通信协议至关重要。

典型移动无线通信设备有传输、接收和监听三种模式，传输模式能耗最大，监听模式能耗最小。计算能耗主要与处理协议相关，包括 CPU、主内存、小外围磁盘使用或其他组件。

1.3 非均匀能量安全路由协议优化

1.3.1 候选簇头选择

每轮数据采集时，计算网络节点剩余能量的平均值 EAV。在簇头阶段，只有剩余能量大于平均能量的节点才有资格成为候选簇头，不具备资格的节点在簇头骨干创建过程中进入睡眠状态，之后再参与簇的形成。

1.3.2 竞争半径计算

节点被选为候选簇头后，竞争