[發明專利]超寬帶無線多跳多終端網狀計算機群及其構建方法

無效

• 申請號: 200810027533.3
• 申請日: 2008-04-18
• 公開（公告）號: CN101262248A
• 公開（公告）日: 2008-09-10
• 發明（設計）人: 韋崗;張軍;劉桂開
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H04B1/713
• 分類號: H04B1/713;H04L12/28
• 代理公司: 廣州粵高專利代理有限公司
• 代理人: 何淑珍

技術領域

本發明涉及集群計算機技術領域，特別涉及一種超寬帶無線多跳多終端網狀計算機群及其構建方法。

背景技術

隨著技術的發展，計算機已經日益成為人們工作、學習、娛樂的重要工具。在日常的許多場合中，如學校、圖書館、辦公室、考試中心、證券機構、金融單位、網吧等，均需要同時為多個用戶提供計算機服務，以滿足其工作、學習或娛樂的需要。為了實現多個用戶可以同時使用計算機，目前最常見的方法是為每個用戶配備一臺個人計算機，計算機之間根據需要連接成局域網或連接到廣域網，其結構如圖1所示。這種方法雖然設置簡單，但需要為每個用戶配備一臺計算機，因此軟硬件的建設成本高；服務人數的上限與當前可以使用的計算機相當，使用不靈活；此外，當某臺計算機出現故障，整個系統的服務人數上限將會下降，提供計算服務的可靠性不高。

隨著計算機技術的提高，特別是多線程、多核技術的出現，使得一臺普通個人計算機PC的運算處理能力完全可以滿足幾個用戶同時進行一些中低運算量的任務的需要，例如上網、文字處理、編寫調試程序等。上述單機單用戶的做法使得計算機的性能無法充分發揮，造成軟硬件資源的浪費，是其建設成本較高的主要原因。為此，近年來出現了一些多個終端共享一臺或多臺主機的系統，這些系統通過用少量主機支持多個用戶的方法來達到充分利用計算機的性能，降低建設成本的目的。圖2和圖3為常見的兩種多終端共享主機的方法。

圖2為單主機多終端的連接方式，俗稱一拖多，由一臺計算機主機通過多個顯卡、一個共享器與多套計算機終端相連，同時為多個用戶提供服務。這種主機共享的方式可以顯著地降低系統的成本，但其缺點也是明顯的，例如當某臺主機或共享器出現故障時，與該主機相連的多個用戶將不能獲得服務，服務的可靠性差；終端與主機使用有線連接，布線、安裝、使用不便；終端與主機之間的有線連接使得終端不能根據需要在主機之間進行切換，使用的靈活性差。

圖3為多個終端通過網絡共享主機的方式，多個終端通過交換機、路由器等設備與局域網連接，共同使用局域網中的計算機主機。這種方式可以讓多個終端共享數個主機，當某個主機出現問題時，用戶的工作可以轉到另一些主機上繼續進行，因此對主機故障的可靠性比一拖多的方式要高，但這種共享的方式依賴于計算機網絡，因此當網絡中的交換機或路由器等設備發生故障時，所有用戶都無法使用，整個系統的服務可靠性問題仍沒有得到解決，此外，還存在著終端和主機之間仍通過有線連接，安裝布線麻煩，網絡帶寬有限，終端難以支持高質量的視頻信號等缺點。造成現有多終端系統可靠性不高、使用不靈活的主要原因，一是現有的系統主要采用星型或環型等簡單的拓撲結構，當系統中某個關鍵的環節發生故障時，會對整個系統產生巨大的影響，另一方面，由于現有的系統均采用有線連接，不易實現更復雜的拓撲結構，因此無法從根本上克服上述缺點，此外，此前無線高速數據傳輸技術的不成熟，無法支持高質量的音視頻和數據的傳輸，也阻礙了這些問題的解決。近年來，隨著網狀組網技術、超寬帶無線傳輸技術、多跳路由技術的出現，為解決現有多終端系統的上述缺點提供了有效的手段。網狀網的每個節點都可以與一個或多個對等節點進行直接通信，在組網時無需得到預先的基礎設施支持，因此可以實現靈活機動的快速組網，在最優的情況下是一種全連接的拓撲結構，網絡中的任意節點失效，其他節點都可以通過另外的途徑進行連接通信，具有強大的容錯能力；超寬帶(UWB)無線傳輸技術能在10米范圍內提供最高達到480Mbps數據傳輸速率，可以有效地進行音視頻和數據的傳輸；多跳路由技術允許網絡中的每個節點作為節點間通信的中繼，可以對覆蓋范圍有限的無線網絡作非規則形狀的拓展，能有效地繞開障礙物，拓寬無線網絡的覆蓋范圍。這些技術的出現使得通過改變多終端系統的拓撲結構和連接方式來提高其可靠性和靈活性成為可能。

發明內容

本發明的目的是針對目前多終端系統可靠性低、使用不靈活、布線麻煩等缺點，提供了一種超寬帶無線多終端網狀計算機群及其構建方法，該計算機群利用超寬帶無線傳輸技術和網狀組網技術，可以在一定范圍內建立主機之間、主機與終端之間、終端之間的點對點網狀連接，使系統具有極高的可靠性，并且無需布線，使用靈活，該系統還通過多跳路由技術來拓展使用范圍以及實現不規則區域的無線覆蓋，并能方便地提供分級服務，廣泛適用于學校、考場、圖書館、證券公司、金融機構、網吧等多種場合。