[发明专利]超宽带无线多跳多终端网状计算机群及其构建方法

说明书

技术领域

本发明涉及集群计算机技术领域，特别涉及一种超宽带无线多跳多终端网状计算机群及其构建方法。

背景技术

随着技术的发展，计算机已经日益成为人们工作、学习、娱乐的重要工具。在日常的许多场合中，如学校、图书馆、办公室、考试中心、证券机构、金融单位、网吧等，均需要同时为多个用户提供计算机服务，以满足其工作、学习或娱乐的需要。为了实现多个用户可以同时使用计算机，目前最常见的方法是为每个用户配备一台个人计算机，计算机之间根据需要连接成局域网或连接到广域网，其结构如图1所示。这种方法虽然设置简单，但需要为每个用户配备一台计算机，因此软硬件的建设成本高；服务人数的上限与当前可以使用的计算机相当，使用不灵活；此外，当某台计算机出现故障，整个系统的服务人数上限将会下降，提供计算服务的可靠性不高。

随着计算机技术的提高，特别是多线程、多核技术的出现，使得一台普通个人计算机PC的运算处理能力完全可以满足几个用户同时进行一些中低运算量的任务的需要，例如上网、文字处理、编写调试程序等。上述单机单用户的做法使得计算机的性能无法充分发挥，造成软硬件资源的浪费，是其建设成本较高的主要原因。为此，近年来出现了一些多个终端共享一台或多台主机的系统，这些系统通过用少量主机支持多个用户的方法来达到充分利用计算机的性能，降低建设成本的目的。图2和图3为常见的两种多终端共享主机的方法。

图2为单主机多终端的连接方式，俗称一拖多，由一台计算机主机通过多个显卡、一个共享器与多套计算机终端相连，同时为多个用户提供服务。这种主机共享的方式可以显著地降低系统的成本，但其缺点也是明显的，例如当某台主机或共享器出现故障时，与该主机相连的多个用户将不能获得服务，服务的可靠性差；终端与主机使用有线连接，布线、安装、使用不便；终端与主机之间的有线连接使得终端不能根据需要在主机之间进行切换，使用的灵活性差。

图3为多个终端通过网络共享主机的方式，多个终端通过交换机、路由器等设备与局域网连接，共同使用局域网中的计算机主机。这种方式可以让多个终端共享数个主机，当某个主机出现问题时，用户的工作可以转到另一些主机上继续进行，因此对主机故障的可靠性比一拖多的方式要高，但这种共享的方式依赖于计算机网络，因此当网络中的交换机或路由器等设备发生故障时，所有用户都无法使用，整个系统的服务可靠性问题仍没有得到解决，此外，还存在着终端和主机之间仍通过有线连接，安装布线麻烦，网络带宽有限，终端难以支持高质量的视频信号等缺点。造成现有多终端系统可靠性不高、使用不灵活的主要原因，一是现有的系统主要采用星型或环型等简单的拓扑结构，当系统中某个关键的环节发生故障时，会对整个系统产生巨大的影响，另一方面，由于现有的系统均采用有线连接，不易实现更复杂的拓扑结构，因此无法从根本上克服上述缺点，此外，此前无线高速数据传输技术的不成熟，无法支持高质量的音视频和数据的传输，也阻碍了这些问题的解决。近年来，随着网状组网技术、超宽带无线传输技术、多跳路由技术的出现，为解决现有多终端系统的上述缺点提供了有效的手段。网状网的每个节点都可以与一个或多个对等节点进行直接通信，在组网时无需得到预先的基础设施支持，因此可以实现灵活机动的快速组网，在最优的情况下是一种全连接的拓扑结构，网络中的任意节点失效，其他节点都可以通过另外的途径进行连接通信，具有强大的容错能力；超宽带(UWB)无线传输技术能在10米范围内提供最高达到480Mbps数据传输速率，可以有效地进行音视频和数据的传输；多跳路由技术允许网络中的每个节点作为节点间通信的中继，可以对覆盖范围有限的无线网络作非规则形状的拓展，能有效地绕开障碍物，拓宽无线网络的覆盖范围。这些技术的出现使得通过改变多终端系统的拓扑结构和连接方式来提高其可靠性和灵活性成为可能。

发明内容

本发明的目的是针对目前多终端系统可靠性低、使用不灵活、布线麻烦等缺点，提供了一种超宽带无线多终端网状计算机群及其构建方法，该计算机群利用超宽带无线传输技术和网状组网技术，可以在一定范围内建立主机之间、主机与终端之间、终端之间的点对点网状连接，使系统具有极高的可靠性，并且无需布线，使用灵活，该系统还通过多跳路由技术来拓展使用范围以及实现不规则区域的无线覆盖，并能方便地提供分级服务，广泛适用于学校、考场、图书馆、证券公司、金融机构、网吧等多种场合。