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CN108738047A - 用于多频带无线网络系统管理的鲁棒控制平面 - Google Patents

用于多频带无线网络系统管理的鲁棒控制平面 Download PDF

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CN108738047A
CN108738047A CN201810370089.9A CN201810370089A CN108738047A CN 108738047 A CN108738047 A CN 108738047A CN 201810370089 A CN201810370089 A CN 201810370089A CN 108738047 A CN108738047 A CN 108738047A
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CN
China
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control plane
wireless communication
communication equipment
plane data
data
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Application number
CN201810370089.9A
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佩曼·阿米尼
约瑟夫·阿麦兰·劳尔·伊曼纽尔
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Netgear Inc
Original Assignee
Netgear Inc
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Publication date
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Abstract

引入了用于采用鲁棒控制平面来管理多频带无线网络系统的系统和方法。在一个实施方案中，多个无线网络设备通过专用无线回程互连，以共同形成向客户端设备提供广泛覆盖范围的单个多频带无线网络。多频带无线网络系统通过以鲁棒方式在控制平面上的多个无线网络设备之间无线传送控制信息来进行管理，该鲁棒方式在保证传送的同时使延迟最小化。用于实现信息的这种鲁棒传输的示例技术包括使用鲁棒数据速率、使用多个回程信道、使用混合自动重复请求(ARQ)、使用专用控制信道、使用替代的传输协议以及分布式路由器功能的实现。

Description

用于多频带无线网络系统管理的鲁棒控制平面
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年4月21日提交的第62/488,258号标题为“智能多AP管理系统”的美国临时专利申请的优先权，其在此通过引用整体并入本文中。
技术领域
所公开的几种实施方案涉及包含多个无线接入点(WAP或AP)的通信网络。更具体地说，本发明的实施方案涉及智能多AP管理系统。
背景技术
包括多个无线AP的网络系统是相对较新的创新。虽然这样的网络系统提供了诸如实现更广泛的无线覆盖范围的好处，但它们也存在与可靠性和实用性相关的一些挑战。例如，有效操作包括多个AP的无线网络系统经常涉及AP之间的控制信息的交换。然而，由于延迟，传统的解决方案不能保证该控制信息的传送，传统的解决方案也不能在不引起不可工作的延迟的条件下来传送该信息。因此，当前系统中控制功能的调度经常会导致客户端服务的中断。
发明内容
在多频带(例如，三频带)无线网络系统的背景下来描述本发明的实施方案。在一些实施方案中，多频带无线网络系统包括通过专用无线通信信道或“回程”互连的多个无线网络设备。至少一个无线网络设备连接到因特网并用作路由器。由多个无线网络设备形成的多频带无线网络为客户端设备提供广泛的无线覆盖范围。
引入用于建立鲁棒控制平面的技术，通过该鲁棒控制平面无线传送多频带无线网络系统的多个无线网络设备之间的控制信息。鲁棒控制平面可以由在层1和层2上运行的软件实体来实现。在一些实施方案中，用于在鲁棒控制平面上传送控制信息的协议被建立为保证传送，同时使延迟最小化。例如，在一些实施方案中，用于传送控制信息的已建立的协议可包括使用鲁棒数据速率、使用多个回程信道、使用混合自动重复请求(ARQ)、使用专用控制信道、使用供选择的传输协议以及分布式路由器功能的实现。
所公开的实施方案的其它方面将从附图和具体实施例部分中进行明示。提供本发明内容是为了以简化的形式来介绍选择的概念，其在具体实施例部分中作进一步解释。本发明内容并非旨在确定所要求保护的主题的关键特征或基本特征，也并非旨在用于限制所要求保护的主题的范围。
附图简要说明
图1示出了无线AP形式的示例节点的图；
图2示出了在多频带无线网络系统中的两节点之间建立的示例无线回程的示意图；
图3示出了向客户端设备提供广泛无线覆盖范围的示例多频带无线网络系统的示意图；
图4示出了用于利用鲁棒控制平面来管理多频带无线网络系统的示例进程的流程图；
图5示出了表示在多频带无线网络系统中节点处的鲁棒控制平面的实现方式的示意图；
图6A示出了表示根据开放系统互连(OSI)架构模型在层堆栈的情况下鲁棒控制平面的实现方式的示意图；
图6B示出了表示根据TCP/IP架构模型在层堆栈的应用层中鲁棒控制平面的实现方式的示意图；
图7A示出了表示示例节点处内部组件之间的通信的图；
图7B示出了示例控制平面帧的表示；
图8示出了用于在鲁棒控制平面上发送控制平面数据包的示例进程的流程图；
图9示出了用于控制在鲁棒控制平面中数据速率的示例进程的流程图；
图10示出了表示在鲁棒控制平面中使用混合ARQ的示例示意图；
图11A示出了具有分布式动态主机配置协议(DHCP)功能的示例多频带无线网络系统的图；
图11B示出了具有分布式域名服务器(DNS)功能的示例多频带无线网络系统的图；
图11C示出了图11A的系统的图，其示出了用于向在卫星节点处的DHCP代理分配IP地址范围的示例进程。
图11D示出了图11A的系统的图，其示出了向客户端设备分配IP地址的示例进程；
图11E示出了图11A的系统的图，其示出了向漫游客户端设备分配IP地址的示例进程；
图11F示出了图11A的系统的图，其示出了在客户端设备断开连接之后释放先前分配的IP地址的示例进程；和
图12示出了其中可以实现所公开的至少一些操作的进程系统的示例的图。
具体实施例
1.0无线网络系统
在无线网络系统的背景下描述本发明的实施方案，尤其是在多频带无线网络系统的背景下进行描述。在一些实施方案中，多频带无线网络系统包括在本文中也称为节点的多个无线网络设备。至少一个无线网络设备连接至因特网并用作路由器。其余的无线网络设备用作通过无线信道(即，频带)无线连接至路由器的卫星，该无线信道专用于无线网络设备之间的通信(即，专用回程)。路由器和卫星都向诸如台式计算机、便携式计算机、平板电脑、移动电话、可穿戴智能设备、游戏控制台、智能家居设备等客户端设备提供无线网络连接(例如，Wi-Fi连接)。路由器和卫星一起为客户端设备提供具有广泛覆盖范围的单一无线网络。多频带无线网络系统可动态优化客户端设备的无线连接，而无需重新连接。多频带无线网络系统的一个示例为系统。这种系统在2016年10月6日提交的第15/287,711号以及2016年9月21日提交的第15/271,912号的美国专利申请中被举例说明，其全部内容通过引用整体并入本文中，以用于所有目的。
多频带无线网络系统的无线网络设备可包括用于多个无线频带(例如，2.5GHz频带、5GHz低频带和5GHz高频带)的无线电组件。在一些实施方案中，至少一个频带可以专用于系统的无线网络设备之间的无线通信。系统的无线网络设备之间的这种无线通信在本文中称为“回程”通信。任何其他频带可用于系统的无线网络设备与连接至系统的客户端设备之间的无线通信。系统的无线网络设备和客户端设备之间的无线通信在本文中称为“前传”通信。
图1是多频带无线网络系统的示例节点100的框图。在该上下文中的术语“节点”可指配置用于发送和/或接收无线通信信号的任何类型的无线网络设备。例如，节点可以包括无线AP、蓝牙设备、信号中继器、信号监视器等。在一些实施方案中，示例节点100包括用于多个无线频带(例如2.4GHz频带无线电102、5GHz低频带无线电104、5GHz高频带无线电106以及低于1GHz(sub-1GHz)的无线电108)的无线电组件。节点100还包括用于执行程序逻辑的处理器210以及包括要由处理器110执行的指令114的数字储存器(digital storage)或存储器(memory)112。示例节点还可以包括网络接口116，用于连接到有线网络并提供整体访问到因特网到系统，但通常只有一个基本单元(base unit，即路由器节点)实际上连接至因特网。示例节点100的几种组件经由总线118可通信地耦合。在图1中描绘的节点100是为了说明目的而提供的示例。其他节点可以包括比图1中所示的更少或更多的组件。有关示例节点100的一些组件的额外细节在关于图12中示例进程系统1200进行描述。
图2是示出在多频带无线网络系统中的两节点之间建立的回程链路的框图。图2中所描绘的两个节点中的每一个可与图1中描绘的示例节点100相同或相似。在一些实施方案中，多频带无线网络系统可实现为具有包括网状网络中的网格点的多个节点的网状网络。然而，本领域的技术人员将会理解，本文描述的技术可以容易地在其他类型的网络配置(例如环形、星形等)中实现。图2中，两个节点200a和200b中的每一个分别包括多个无线电220a、222a、224a和220b、222b、224b。如图2所示，多个无线电可包括在2.5GHz频带、5GHz低频带和5GHz高频带上操作的无线电。节点200a和200b使用一些无线电来与几种客户端230、232、234和236进行通信。在一些实施方案中，每个节点处的至少一个无线电被用于在节点之间建立专用回程210。本领域技术人员将会理解，每个节点的节点数量和无线电数量可以根据实现方式而改变。例如，虽然在图2中未示出，节点200a和200b还可以包括可用于在节点之间建立附加专用回程的低于1GHz的无线电(例如，如图1所示)。
如上所述，低于1GHz的无线电和5GHz高频带无线电可以专用于多频带无线网络系统中节点之间的无线通信。多频带无线网络系统的节点之间的无线通信称为回程通信。一般而言，回程通信可指两种不同类型的通信：对多频带无线网络的功能至关重要的控制通信(也称为“管理”和/或“协调”通信)，以及传播通过整个网络的数据的通信(例如，数据包去往和来自于网关和因特网)。这些通信的后一种带宽密集得多。这是因为这些通信包括所有文件、流媒体内容、视频游戏数据以及通过特定网络下载和上传的其它大型通信。为了本公开的目的，传播通过整个网络的数据的通信将继续称为“回程通信”。相反，源自无线网络系统中的节点和/或去往无线网络系统中的其他节点(包括用于管理、协调、配置等的任何通信)的控制通信将称为“控制通信”。
其他频带(例如，2.4GHz和5GHz低频带)可用于多频带无线网络系统的节点(例如，节点200a和200b)与客户端设备(例如，230、232、234和236)之间的无线通信。客户端设备可通过多种协议进行通信。多频带无线网络系统的节点和客户端设备之间的无线通信称为前传通信。在这种通信发送和接收的无线电也称为“面向客户”。
在一些实施方案中，2.4GHz频带无线电和5GHz低频带无线电用于前传通信。例如，当2.4GHz频带用于前传通信时，多频带无线网络系统中用作AP的每个节点可以在2.4GHz频带中的不同信道上进行操作。根据多种因素(例如网络拓扑结构、每个单元的每个信道上的干扰AP的数量、用于每个单元的每个信道上的噪声、针对每个单元的干扰持续时间与时间的百分比、每个节点支持的网络流量的类型等)可以确定用作AP的每个节点的最佳信道。
如果回程信道(例如，5GHz高频带中的信道)关闭(goes down)，则2.4GHz频带可用作用于系统的单元之间的回程和/或控制通信的备份。例如，如果在卫星模式下进行操作的节点100检测到5GHz高频带中的回程信道不再可用(例如，由于强干扰)，则节点的2.4GHz无线电组件可切换为扫描模式，以寻找在某一2.4GHz信道上与另一节点的上行链路连接，该另一节点以路由器模式进行操作。
如果有多个可用于节点的干净信道，则该节点选择干净信道，该干净信道较少干扰邻近的其他单元。基于干扰、节点数量和/或其他参数的函数来定义客户端信道。如果某个信道的函数小于阈值，则该信道为干净信道。有多种方法可以检测附近的单元。例如，一种方法使用节点之间的网络拓扑结构来检测附近的节点。来自其他节点的信标功率用于检测附近的节点。在一些实施方案中，节点使用网络拓扑结构和信标功率的组合来检测系统的其他附近节点。
多频带无线网络系统中用作AP的节点通过专用回程将前传信道选择与其它节点进行通信。在一些实施方案中，具有较高优先级网络流量的节点在挑选前传信道相对于其他节点具有较高优先级。
多频带无线网络系统的节点以集中式或分布式做出有关前传信道选择的决定。在分布式中，每个节点决定自己的信道选择。例如，在一些实施方案中，路由器节点首先选择前传信道。然后，每个卫星节点在路由器节点与卫星节点建立回程链路之后选择前传信道。系统可以根据某些常规调度来优化信道选择。在一些实施方案中，在系统启动期间或在调度的信道优化期间，处理较高优先级网络流量的节点在挑选前端信道时比其他节点具有更高的优先级。
在集中式中，路由器节点为系统的所有其他卫星节点做出信道选择的决定。这可以通过专用回程上的控制通信来传送。每个卫星节点建立与路由器节点或中间卫星节点的专用回程链路，并扫描前传频带中的信道。每个卫星节点通过经由专用回程的控制通信向路由器节点发送有关前传信道的候选者的详细信息。该详细信息可以包括例如在前传频带中所有信道上的扫描结果以及在前传频带中所有信道上的干扰。路由器节点随后在其他控制通信中随时间周期性地对信道选择进行集中式决策。
2.0鲁棒控制平面
包含多个无线互连节点的无线网络系统可以依赖于控制和管理交换，该控制和管理交换对网络所起的作用至关重要。例如，当新节点被添加或现有节点被移除时、当网络的拓扑结构改变时、出于安全目的在节点之间交换证书(例如，密钥、密码、证书)时以及当客户端设备在节点之间切换时，上述交换可能发生。
图3示出了包括路由器节点302和多个卫星节点304a、304b、304c和304d的示例无线网络300的图。如之前所述，路由器节点302提供对因特网360的整体访问。用作AP的多个节点302和304a-d共同向客户端设备330提供广泛的无线覆盖范围。节点之间的控制通信对于该系统的作用至关重要。例如，由于数据包丢失而导致的此类控制通信的延迟和中断可能会严重影响提供给客户端的整体服务质量。例如，在某些实施方案中，为了向客户端330提供覆盖范围，路由器节点302(其向因特网360提供整体连接)从卫星节点304a-d接收关于连接客户端330的更新信息。该信息可以包括例如，客户端330连接到哪个卫星节点以及哪个IP已经分配给了客户端330。如果该更新信息没有及时地且被准确地传送，则系统300滞后并且客户端330可能失去连接。
即使在包括多个节点之间的有线通信链路的系统中，在节点之间快速有效地传送信息且没有错误是具有挑战性的。在多个节点反而无线互连的情况下，该挑战则会进一步放大。多频带无线网络系统，例如有关图2所描述的，可以使用回程通信信道(例如，使用5GHz高频带无线电)来交换节点之间的控制通信，其可能由于中断或冲突而倾向于造成数据包丢失。例如，802.11Wi-Fi标准包括旨在最大化吞吐量的协议，并期望可能发生由于数据包丢失而导致的一些延迟。这可能适用于在回程通信链路上传输的大多数回程通信(即，在客户端和因特网之间转发的数据包)，但由于上述原因可能对控制通信无效。
为了解决上述挑战，引入用于在多频带无线网络系统中建立鲁棒控制平面的技术，通过该技术，控制信号可以最小化数据包丢失的方式在节点之间(例如，在回程信道上)进行优先化以及通信。图4是用于利用鲁棒控制平面来管理多频带无线网络系统的示例进程400的流程图。如图4所示，示例进程400开始于步骤402，无线互连多个节点(例如，无线网络设备)以形成配置为向客户端设备提供广泛覆盖范围的单一多频带无线网络。如关于图3所描述的那样，多个节点可包括向诸如因特网的外部网络提供连接的路由器或“基础”节点302，以及一个或多个卫星节点304a-d。多频带无线网络的多个节点可通过一个或多个专用无线通信信道互连，例如，以回程(如前所述)的形式。
示例进程400在步骤404处继续，建立用于管理多频带无线网络的控制平面。通常可以将控制平面定义为携带多个节点之间的控制通信的多频带无线网络的一部分。控制平面可在概念上与数据平面(也称为转发平面)区分开来，该数据平面承载流量，该流量是给定网络被设计来承载(例如，发向以及来自客户端设备的流量)。需要注意的是，例如，某些实现方式进一步区分负责设备监控的管理平面；然而，出于本公开的目的，术语“控制平面”应理解为涵盖有时被称为属于管理平面的元件。
示例进程400的一个或多个步骤可以由关于图1和图2所描述的示例进程系统的任何一个或多个组件来执行。例如，图4中所描述的进程可用存储在存储器中的指令来表示，然后由处理单元执行。关于图4所描述的进程400是为了说明的目的而提供的示例，并且不应解释为限制。其他进程可以包括比所描绘的更多或更少的步骤，并且仍然在保持在本公开的范围内。此外，示例进程400中所描绘的步骤可以和所示不同的顺序来执行。
图5示出了表示多频带无线网络中示例节点500处的控制平面的示例实现方式(例如，类似于关于图1所描述的示例节点100)的图。通常，通过节点500路由(例如，从客户端设备到外部网络或节点之间)的大部分数据包括前传流量或回程流量(如实线箭头所示)，并由数据平面520进行处理和转发。相反地，节点之间的一些流量(例如，用于管理和维持多频带无线网络系统的操作的控制通信)(如虚线箭头所示)在控制平面530上进行处理和路由。例如，控制平面流量可包括源自其他节点并在节点500处接收的控制平面数据包和/或在节点500处生成的用于发送至多频带无线网络系统中其他节点的控制平面数据包。例如，控制平面流量可包括例如，路由协议流量(例如，OSPF、EIGRP或BGP等)、系统配置/管理流量、拓扑结构更新流量等。
在一些实施方案中，操作的平面(即，控制平面530和数据平面520)包含由共享CPU510(例如，类似于关于图1描述的处理器110)来执行的进程，该共享CPU 510使用存储器512(例如，类似于关于图1描述的存储器112)的共享资源。例如，如关于图6A-6B的以下描述，控制平面可以在软件中实现，该软件在层1和层2之上运行。控制平面流量和数据平面流量可在节点500处由共享网络接口516a-b接收并由其发送(例如，类似于关于图1所描述的网络接口116)。
为了实现有效管理多频带无线网络所需的鲁棒数据发送特性，可不同于标准回程通信来处理控制平面上的节点之间所发送的控制通信，该标准回程通信承载去往客户端设备以及来自客户端设备的流量。例如，对包括在期待可能发生的数据包丢失而有一些延迟的情况下，旨在最大化吞吐量的协议的802.11Wi-Fi进行再三考虑。因此，旨在通过鲁棒控制平面传送的控制通信可包括指示符，该指示符允许系统识别通信的特殊状态并根据为控制平面建立的协议来进行发送。在说明性实施方案中，在特定节点处的层2之上运行的管理软件可以生成控制平面数据包形式的控制信号，用以通过专用无线信道(例如，回程)发送至另一个节点。所生成的控制平面数据包可包括一些类型的标记，该该标记允许较低级别的组件(例如，PHY硬件)将数据包识别为控制平面数据包并根据为控制平面建立的协议进行发送。
如先前所讨论的，通过控制平面为多频带无线网络建立的协议可配置为用于控制数据的鲁棒传输(即，低数据包丢失)。例如，通过控制平面发送的数据可以鲁棒数据速率、通过多个回程、使用混合ARQ、使用配置为用于鲁棒数据发送等的专用无线电来进行发送。下面更为详细地描述用于控制平面上数据的鲁棒发送的协议的示例。
在一些实施方案中，可以在形成多频带无线网络的一个或多个节点处以固件来实现控制平面。或者，或另外，控制平面可用软件来实现。例如根据本教导，控制平面可通过软件来实现并进行管理，该软件在层1和层2之上运行。例如，图6A示出了根据OSI模型的示例层堆栈，其中控制平面至少部分地由运行在会聚层602a中的软件实体来实现，该会聚层(convergent layer)602a在物理层604a和数据链路层606a之上。作为说明性示例，符合IEEE 1905.1家庭网络标准的设备和系统在类似的会聚层中操作。如图6A中所示，在一些实施方案中，控制通信(例如，以控制平面数据包的形式)由在会聚层602a中运行的软件实体来生成，而用以发送生成的数据包的协议(例如，鲁棒数据速率)的执行则在较低级别(例如，物理层604a和/或数据链路层606a)上进行管理。图6B示出了根据TCP/IP模型的层堆栈的上下文中的这种概念，其中控制平面至少部分地由用户管理应用612b形式的软件实体来实现，该用户管理应用612b在应用层602b中运行。如图6B中所示，控制通信(例如，以控制平面数据包的形式)由在应用层602b中运行的管理应用612b生成，而发送生成的数据包的协议(例如，鲁棒数据速率)的执行则在较低级别(例如，网络接口层604b和/或网络层606b)上进行管理。具有普通技能的人员将认识到，图6A和6B提供了如何在网络构架的条件下实现鲁棒控制平面的说明性示例，但不应被解释为限制。其他实施方案可使用替代布置来实现鲁棒控制平面。
返回参考图4，示例进程400在步骤406中继续，通过根据由控制平面建立的一个或多个协议，在控制平面上多个节点之间无线传送数据来管理多频带无线网络。
实现鲁棒控制平面的一个方面可包括根据为控制平面建立的一个或多个任何协议(例如，鲁棒数据速率、多种回程等)来识别在较高级别处(例如，在管理应用处)生成的控制平面数据，用于在较低级别处(例如，在PHY或MAC处)优先发送。例如，符合IEEE 1905.1标准的标准数据包可置于用于发送至其他设备的尽力而为队列(a best effort queue)中。尽力而为队列可以是在给定的无线网络设备上由芯片组实现的几个队列之一。如果，控制平面数据包旨在以优先级的方式(例如，通过尽力而为队列)进行发送，则可对控制平面数据包进行标记，用以被较低级别组件识别为控制平面数据包。在一些实施方案中，控制平面数据包可被标记为，实际上，欺骗较低级别组件(例如，无线网络设备处的处理器)，以类似于处理其他优先级的流量来处理数据包。例如，取决于较低级别组件的配置，由管理应用生成的控制平面数据包可标记为Wi-Fi信标、1905.1数据包、视频数据包等，以便由较低级别组件以优先级的方式进行处理。
在一些实施方案中，指示控制平面数据包的状态的标记可包含在作为附加到控制平面数据包任一头部的数据包中、控制平面数据包的现有头部的修改中和/或作为控制平面数据包有效载荷中的信息中。例如，考虑图7A，其示出了表示以Wi-Fi AP形式的示例节点700(例如，类似于关于图1描述的节点100)的内部组件之间的通信的图。在一些实施方案中，用于发送给定数据包的协议由诸如中央处理单元(CPU)710的处理单元(例如，类似于关于图1描述的处理器110)在硬件级来执行。例如，CPU 710可通信地耦合到Wi-Fi模块704，该Wi-Fi模块704可包括或耦合到无线电(例如，2.4GHz无线电102、5GHz低频带无线电104、5GHz高频带无线电106或低于1GHz的无线电108中的任一个)，用于无线发送数据包的数据。如之前关于图1所描述的，CPU 702可以通过某种类型的内部总线118(例如，PCIe)可通信地耦合至Wi-Fi模块704。
在一些实施方案中，可将控制平面数据包的优先级状态映射至802.11标准的无线多媒体(WMM)，其中使用Wi-Fi通过WLAN来发送控制平面数据包。WMM根据几种接入类别(即语音、视频、尽力而为(best effort)以及背景)来优先化流量。WMM相对于来自其他应用的时间相对不紧急的流量优先化语音和视频。因此，可将控制平面数据包标记为语音或视频，以便使用WMM优先化控制平面数据包的发送。换句话说，使用WMM可确保标记为语音或视频的控制面数据包被插入到更高优先级的队列中，并且比其他数据包更快地进行发送。
当由节点700生成并发送控制平面数据包时，与该数据包的发送相关联的协议可在CPU 710处执行，其具有由Wi-Fi模块704执行的MAC和PHY层的核心通信功能。软件实体(例如，在网络节点700执行的管理应用)可组合生成的数据包以可被识别，从而用于通过较低级组件优先发送。例如，图7B示出了可包括生成的控制平面数据包的示例帧750的布置。控制平面数据包可包括示例帧750的有效载荷部分752的至少一部分。如图7B中所示，示例帧可包括一组一个或多个头，例如，物理层(PHY)头754、数据链路层(MAC)头756以及传输层(TX)头758。尽管未在图7B中示出，在节点700处的驱动器(例如，与CPU 701和/或Wi-Fi模块704相关联的)可包括它们自己相关联的为CPU 710处的软件而设计的头，以通过用于给定数据包的Wi-Fi模块704来调整操作参数(例如，数据速率)，以指示无线电如何处理该数据包。
在任何情况下，如前所述，控制平面数据包(例如，由运行在层2之上的软件实体而生成)可包括指示其作为控制平面数据包状态的标记。在图7B中所示的示例帧750的上下文中，控制平面数据包可通过附加和/或修改物理层(PHY)头754、数据链路层(MAC)头756或传输层(TX)头758中的任何一个或通过修改有效载荷752来进行标记。
图8是根据为控制平面建立的协议发送控制平面数据包的示例进程800的流程图。如图8所示，示例进程800在步骤802处开始，接收第一节点处生成的数据包，该数据包准备发送到多频带无线网络系统的第二节点。在示例实施方案中，数据包由第一节点处的软件实体(例如，管理应用)生成，并在步骤802中由第一节点处的处理器来接收。如前所述，所接收的数据包可包括要发送的某种类型的有效载荷数据(例如，消息的一部分)以及指示所产生的数据包的作为控制平面数据包状态的标记。
在步骤804中，基于和数据包相关联的标记将接收到的数据包识别为控制平面数据包。此外，标记可包括附加的或修改的头(例如，PHY头、MAC头、TX头等)或者标记可包括在有效载荷中。
在步骤806中，响应于将接收到的数据包识别为控制平面数据包，可根据为控制平面建立的协议将数据包发送至第二节点。例如，控制平面数据包可通过鲁棒数据速率、在多个回程上、使用混合ARQ、在专用控制信道上、使用鲁棒传输协议等中的任何一个或多个来进行发送。这些建立的用于控制平面数据的鲁棒传输的协议，稍后会在本公开中进行更加详细地描述。在一些实施方案中，步骤806可包括通过处理器引发根据操作参数由芯片组(例如Wi-Fi模块)来发送控制平面数据包，该操作参数通知无线电如何处理数据包。在一些实施方案中，步骤806可包括在子步骤807中，根据为控制平面建立的协议来修改(例如，由处理器)所接收的控制平面数据包，用以发送数据包。在一些实施方案中，该修改可包括进一步附加或修改与数据包相关联的头或修改数据包的有效载荷。
示例进程800的一个或多个步骤可由关于图1或图12所描述的示例进程系统的任何一个或多个组件来执行。例如，图8中所描绘的进程可用存储在存储器中随后由处理单元执行的指令来表示。有关图8所描述的进程800是为了说明目的而提供的示例，并不被解释为限制。其他进程可包括比所描绘的更多或更少的步骤，而仍保持在本公开的范围内。此外，示例进程800中所描绘的步骤可以不同于所示的顺序来执行。
取决于实现方式，在一些实施方案中，鲁棒控制平面可采用构建到较低级别组件中的协议来以鲁棒方式发送控制平面数据包。例如，Wi-Fi硬件通常包括用于发送Wi-Fi信标的协议，该协议提供信标传递的相对保证。换句话说，Wi-Fi模块可包括可能已经配置为以鲁棒方式发送Wi-Fi信标的硬件和/或驱动器。因此，控制平面数据包可以被组成(例如，通过管理应用)，以模仿Wi-Fi信标以实现优先发送。例如，第一节点处的管理应用可将Wi-Fi信标的内容附加到所生成的控制平面数据包处，用以确保传送的方式传输至第二节点。需要注意的是，在该示例中，指示作为控制平面数据包的数据包的状态的标记可至少部分地包括附加的Wi-Fi信标内容。可能仍然需要一些其他标记，使得在第二节点处接收，作为“假”信标进行传输的控制平面数据包被识别为控制平面数据包，而不是另一个Wi-Fi信标。
3.1鲁棒数据速率
鲁棒控制平面可以建立管理速率的协议，控制通信数据以该速率进行传输。更具体地说，即使实际上在较低级别(例如，网络接口层)来管理数据速率，在较高级别(例如，在应用层的软件中)产生的控制平面数据也可标记为以特定数据速率进行发送。在鲁棒控制平面中，可使用鲁棒数据速率来使数据包丢失最小化。例如，10％的数据包错误率可能足以用于文件传输，但当在多频带无线网络中的节点之间传送控制数据时则会出现问题。相反，取决于实现方式，对于有效的控制平面通信而言，较低的数据包错误率(例如，低于10％)可能是必需的。例如，特定的实施方案可能需要低至0.1％的数据包错误率，以实现有效的网络管理。较低的数据速率可能会导致较低的数据包错误率，尽管这也可能取决于其他一些因素。在某些信号调制技术的情况下，数据速率可以许多不同的方式来表示，例如，每秒比特数和/或每个符号比特数。例如，在正交幅度调制(QAM)的情况下，可将控制平面数据的发送设置为16QAM(即，每个符号四比特)以实现鲁棒发送结果。
在一些实施方案中，可使用速率控制，以用于控制平面上的控制通信。换句话说，可控制数据速率以满足指定的标准。在某些实施方案中，可使用基于数据包错误率的标准，但也可使用基于其他度量(例如，误比特率、期望的发送计数、延迟等)的标准。在一个示例实施方案中，可调节用于控制平面通信的数据速率，以满足指定的标准(例如，处于或低于阈值数据包错误率)。在某些情况下，可以先在非控制平面数据包上测试更高的数据速率。如果在非关键的非控制平面数据包上使用这种更高的数据速率以满足指定的标准，则可以将数据速率用于控制平面通信。如果较高的数据速率不会导致鲁棒数据传输，则可以动态地降低数据速率，直到满足标准。图9示出了用于发送控制平面数据的示例速率控制进程900。如图9中所示，示例进程900在步骤902处开始，以一个或多个初始数据速率发送一个或多个非控制平面数据包(例如，标准回程流量)。示例进程900在步骤904处继续，监视用于那些发送的非控制平面数据包的数据包错误率(或其他度量)。示例进程900在步骤906处继续，基于监视来识别鲁棒数据速率，例如，在保持等于或低于阈值数据包错误率(或某个其它度量)的同时，使吞吐量(或一些其他性能度量)最大化。最后，在步骤908处，使用在步骤906处识别的鲁棒数据速率以发送控制平面数据包。在一些实施方案中，尽管在更高的速率下观察为成功，数据速率可被限制(capped)用于控制平面通信，以维持可持续的鲁棒通信。例如，用于控制通信的数据速率可被限制在16QAM或64QAM调制，和/或可以明确地排除更高速率(例如256QAM和1024QAM调制)。
3.2多种回程
鲁棒控制平面可以建立管理控制平面数据的复制发送的协议，以减轻丢失数据包的影响。例如，在一些实施方案中，可在不同频带(例如，2.4GHz、5GHz低频带、5GHz高频带等)上多次发送相同控制平面数据包的副本。在一些实施方案中，用于某些类型的控制通信(例如，拓扑结构更新)的控制平面数据包可在一个频带上发送，而其他类型的控制通信(例如，分布式路由器通知)的控制平面数据包可在另一个频带上发送。控制平面数据包的副本可在多个无线通信信道(例如，2.4GHz和5GHz信道、两个不同的5GHz信道、2.4GHz信道和两个5GHz信道等)上进行尝试。控制平面数据包的副本也可以通过多种类型的无线和/或有线通信链路(例如，Wi-Fi、蓝牙、Mocha、电力线通信(PLC)等)进行发送。
3.3混合ARQ
鲁棒控制平面可以包括在控制通信的发送中并入混合自动重复请求(混合ARQ或HARQ)。混合ARQ通常指前向纠错(FEC)与自动重复请求(ARQ)的组合。自动重复请求(也称为自动重复查询)使用确认，该确认是由接收实体确认由发送实体发送的一段数据(例如，数据包)已成功接收。如果在某一段时间内发送实体未接收到来自接收实体的确认，则发送实体重新发送该段数据。在混合ARQ方案中，该发送实体附加地用FEC码编码该数据段。该FEC码自动发送给接收实体或应接收实体的请求发送。如果可能的话，然后FEC码用于纠正在发送进程期间所引入的数据段中的任何错误，而如果任何引入的错误不可纠正，则ARQ进程用作回退位置(fall-back position)。需要注意的是，本来不支持该进程的无线网络设备中的混合ARQ的实现，可能需要修改硬件级别的组件。
图10示出了使用混合ARQ的控制平面数据包的示例发送的图。如图10中所示，控制平面数据包1002由发送实体1010接收。在该示例中，发送实体可包括(comprise)或包含(include)在多频带无线网络中发送节点处的硬件级网络接口组件。如前所述，可接收来自更高级别的软件实体(例如，在应用层或会聚层中)的控制平面数据包1002。FEC编码器1012对接收的控制平面数据包1002中的数据进行编码，以生成FEC码，该FEC码随后由发送实体1010连同控制平面数据包1002一起发送至接收实体1020。类似于发送实体，接收实体1020可包括(comprise)或包含(include)在多频带无线网络中接收节点处的硬件级网络接口组件。在接收实体1020处接收时，FEC解码器1022解码所发送的FEC码，并且ARQ模块1024向发送实体1010发送确认(ACK)消息。如果任何检测到的发送错误通过FEC码的解码都不可校正，则ARQ模块1024将向发送实体1010发送非确认(NACK)消息，发送实体1010然后基于接收到的NACK消息来确定控制平面数据包1002是否应该全部或至少部分地重新发送。例如，NACK消息可声明在所发送的控制平面数据包1002中的大部分数据都没有问题地被接收，但存在少量已损坏的比特。发送实体1010可由此来选择编码并重新发送已损坏的比特。
3.4专用于回程的强大无线电
鲁棒控制平面可建立利用专用信道(即，在标准回程之外)的协议，从而用于一些或全部控制平面通信。换句话说，多频带无线网络系统中的节点可以包括额外无线电，该额外无线电在用于前传通信(例如，2.4GHz和/或5GHz低频带)以及标准回程通信(例如，5GHz高频带)的频率之外的频率下进行操作。例如，参照图1，节点100可以包括专用于发送和接收控制平面通信的一个或多个低于1GHz的无线电108。更具体地，一个或多个低于1GHz的无线电108可在433MHz至928MHz之间的频率下操作。在这个范围内有两个受监管的工业、科学和医疗(ISM)频带。这两个频带通俗地称为433MHz频带和900MHz频带。这些频带实际上介于433.05MHz-434.79MHz和902MHz-928MHz之间。由于很少设备在433-928MHz范围内操作，因此该频率范围通常比2.4GHz频带或5GHz频带使用得显著更少。针对相比而言非使用的一个原因是433-928MHz频率范围携带较少的信息(即，较低的数据速率)，这是由于波长显著较长(对于电磁辐射循环通过每个数据波长的周期则需更多时间)。然而，更大波长的另一个结果就是通信具有比在相同功率下其他无线电中所使用的频带更长的范围(经常达到一英里以上)。在通常涉及很少数据但需要较高可靠性的控制平面通信的情况下，折衷则是有益的。
在一些实施方案中，专用控制信道(例如，在433-928MHz范围内)可用于多频带无线网络系统中节点之间的所有控制平面通信。或者，在一些实施方案中，专用控制信道的使用可限于控制平面通信的特定子集。例如，专用控制信道的使用可限于在某些方面认为关键的控制平面通信的传输。关键通信可包括那些能够在多频带无线网络系统中节点之间达成一致的通信，从而允许系统有效地操作。尽管不同的实现方式可设置不同的标准，但是关键控制通信可包括例如定时同步、漫游协调、作为AP的新节点的供应(provisioning)等。在控制平面通信被优先化为关键和非关键的条件下，控制平面数据包(例如，由给定节点处的管理应用生成的)还可以包括除了指示作为控制平面数据包的状态的标记之外的指示优先级状态(例如，关键/非关键)的标记。
3.5用于控制通信的传输协议
鲁棒控制平面可以建立传输协议的使用，该传输协议配置为用于低延迟和有保证的传送。传输层的数据发送通常采用两种传输协议中的一种：发送控制协议(TCP)或用户数据报协议(UDP)。UDP通常用于诸如IP语音等应用，通常会产生较低的延迟，但无法保证传送。换句话说，可以简单地忽略丢失的数据包，以便不会延迟整体发送。如前所述，关键控制通信中的数据包丢失可能会影响多频带无线网络系统的有效操作。另一方面，TCP保证传送，但会引入延迟。再次，在控制通信的情况下，这样的延迟可能会影响多频带无线网络系统的有效操作。
相反，在一些实施方案中，可选的传输协议可用于发送控制平面数据。例如，一些实施方案可利用诸如RTP控制协议(RTCP)的实时传输协议(RTP)。RTCP通常用于视频控制传输，但设计用于低延迟并保证传输。例如，在流视频应用中，某些控制通信(例如，暂停视频)可能需要保证传送。类似地，用于在多频带无线网络系统中节点之间传送控制消息的控制平面通信可使用RTCP上的一些变化或围绕类似目标(即，低延迟、传送保证)而配置的专有传输协议进行传送。
在一些实施方案中，消息队列遥测传输(MQTT)也可用作协议，以发送控制平面数据。MQTT是针对不可靠网络而设计的轻量级消息协议，并因此协助通过无线回程发送数据包，该无线回程有数据包丢失。MQTT的设计原则有效地降低了网络带宽使用率，同时尝试提高可靠性和传送保证。MQTT包括三个服务质量级别。QoS 0确保传送最多一次。QoS 1确保传送至少一次。QoS 2确保只传送一次。QoS 1和QoS 2可用于管理帧，然而在将MQTT作为传输协议使用时，所使用的QoS级别将会取决于网络的需求。QoS 1确保消息到达接收机至少一次。在QoS 1下，接收机也可以多次接收相同的消息，因此可能需要使用逻辑以处理重复的消息(例如，使用序列号或时间戳)。QoS 0不保证消息的传送，所以QoS 0对于鲁棒控制可能并不是好的选择。QoS 2传送最高质量的服务，并且无丢失、无消息重复，但会增加开销，其会减慢传输并因此在某些情况下可能无法用于控制消息。
在一些实施方案中，WebSocket也可用作发送控制平面数据的协议。WebSocket是一种通过单一TCP连接来提供全双工通信信道的协议。TCP在数据包丢失的情况下增加了延迟，并因此对于低延迟并不理想，但是TCP工作对于传送消息来说则是可靠的。WebSocket可用作次要的鲁棒方式以发送更新，该更新也使用较低延迟但不太可靠的协议进行发送。WebSocket以较低开销实现了web客户端(例如，浏览器)和web服务器之间的交互，从而促进了与服务器的实时数据传输。Websocket为服务器提供了一种标准化方式，以在无需先从客户端接收请求，即可将内容发送给客户端。WebSocket还允许在保持连接开启的同时来回传递消息。Websocket的这些特征可协助在两个不同的AP之间发送控制数据包，而无需其中一个AP请求来自另一个AP的更新。
4.0分布式路由器功能
如前所述，在某些实施方案中，多频带无线网络系统的单个节点为系统提供路由器功能。在这样的实施方案中，该路由器节点依赖来自多个卫星节点的最新信息。接收此信息的延迟可能会导致客户端设备的服务中断。为了避免这种延迟，某些路由器功能可以在多频带无线网络系统的多个节点之间进行分配。
图11A示出了包括分布式动态主机配置协议(DHCP)功能的示例无线网络系统1100。如图11中所示，示例系统1100包括路由器节点1102以及多个卫星节点1104a-d，它们共同向客户端设备1130提供广泛的无线覆盖范围。如前所述，本示例中的基础路由器节点1102提供到因特网1160的连接。
在非分布式实现方式中，IP地址到连接客户端设备的分配将由在路由器节点1102处进行操作的集中式DHCP服务器进行处理。试图连接到卫星节点1104a-c中的一个的客户端设备将会请求IP地址分配，然后该IP地址分配需要传送至在路由器节点1102处进行操作的集中式DHCP服务器。换句话说，客户端设备1130到无线网络的成功连接将依赖于向路由器节点1102的请求的通信、通过路由器节点1102处的集中式DHCP服务器的成功分配、以及该分配的通信返回至卫星节点，其中客户端设备1130连接到该卫星节点。
代替在路由器节点1102处进行的严格操作，可将DHCP功能分布在给定系统中的多个节点上。例如，如图11中所示，DHCP服务器分布在路由器节点1102和多个卫星节点1104a-d上。具体而言，DHCP代理1103形式的分布式路由器代理在路由器节点1102处利用DHCP代理1105a-d进行操作，该DHCP代理1105a-d在卫星节点1104a-d(分别)处进行操作。如即将更加详细描述的那样，多个节点之间的控制通信用于协调分布式DHCP服务器的各个DHCP代理，以动态分配IP地址并在客户端设备漫游期间保持这些分配的知识(knowledge)。在一些实施方案中，执行该协调的控制通信是以上更加详细描述的鲁棒控制平面的一部分。
其他路由器功能也可分布在多个节点上。例如，域名服务器(DNS)功能可以按照与DHCP功能类似的方式进行分布。图11B示出了图11A的网络系统1100的另一个实施方案，其中DNS服务器分布在多个节点上。具体而言，如图11B中所示，DNS代理1113在路由器节点1102处利用DNS代理1115a-d来进行操作，该DNS代理1115a-d(分别)在卫星节点1104a-d处进行操作。
图11C是示出用于在具有分布式DHCP功能的无线网络系统中分配IP地址范围的示例进程的示例系统1100的图。在一个实施方案中，路由器节点1102处的DHCP代理1103最初(分别)向卫星节点1104a-d处的多个分布式DHCP代理1105a-d中的每一个分配IP地址范围。如先前所描述的，例如，该分配可使用在鲁棒控制平面上发送的控制通信来执行。例如，如图11C中所示，DHCP 1103已将可分配的IP地址的第一范围分配给DHCP代理105a，将第二范围分配给DHCP代理1105b，将第三范围分配给DHCP代理1105c，并将第四范围分配给DHCP代理1105d。分配给每个节点的范围可以包括在系统中多个节点之间分割的相同数量的IP地址。可选地，IP范围的分配可因节点到节点而不同，并且是基于任何数量的因素，例如，历史需求、节点的类型、流量条件等。在一些实施方案中，给定节点处的分配范围可以保持分配，直到由DHCP代理在该节点处进行分配或释放，或可由DHCP1103动态地解除分配，例如响应针对来自其他节点处DHCP代理的附加分配的请求。
在一些实施方案中，可在多个节点1102和1104a-d中进行存储和同步的一个或多个表格中来跟踪DHCP分配(allocations)和单独分配(assignments)。例如，不仅可以向每个卫星节点通知它已经分配的IP地址的范围，而且还可以向其网络中所有其他节点通知IP范围分配。此外，如有关图11D即将描述的，可类似地将对连接设备的单独IP分配通知给每个节点。
图11D是示出用于在具有分布式DHCP功能的无线网络系统中将IP地址分配给正在加入的客户端设备的示例进程的示例系统1100的图。图11D中描绘的场景假设IP地址范围先前由DHCP代理1103在路由器节点1102处(分别)分配给卫星节点1104a-d处的DHCP代理1105a-d中的每一个，例如，如有关图11C所描述的。如图11D中所示，尝试加入网络1100的客户端设备1130向一个卫星节点处的DHCP代理提交DHCP请求，在这种情况下，卫星节点1104d处的DHCP代理1104d。响应于该请求，卫星节点1104d处的DHCP代理1104d向客户端设备1130分配空闲IP地址，该空闲IP地址包括其已分配的IP地址范围。在向客户端设备1130分配IP地址之后，DHCP代理1104d然后发送通知到其他DHCP代理中的一个或多个，该其他DHCP代理形成分布式DHCP服务器，以向其他DHCP代理通知对客户端设备1130的IP地址分配。如前所述，这种通知可使用例如，在鲁棒控制平面上发送的控制通信来执行。在一些实施方案中，关于IP地址分配的信息(例如，IP地址、与客户端设备130相关联的标识符、时间戳信息等)然后可以存储在由每个DHCP代理1103和1105a-d进行维护的上述一个或多个表格中。
图11E是示出用于保持针对通过具有分布式DHCP功能的无线网络系统的客户端设备漫游的IP地址的分配的示例进程的示例系统1100的图。图11E中描绘的场景假定IP地址范围先前由DHCP代理1103在路由器节点1102(分别)分配给卫星节点1104a-d处的每个DHCP代理1105a-d，例如，如有关图11C所描述的。图11D中描绘的场景进一步假定卫星节点1104d的DHCP代理1105d先前向客户端设备1130d分配了IP地址，例如，如关于图X4所描述的。如图11E中所示，响应于客户端设备1130的漫游，客户端设备1130从卫星节点1104d被切换到卫星节点1104c。如先前有关图11D所提及的，DHCP模块1105d先前将已分配给客户端设备130的IP地址通知给其他DHCP代理。因此，DHCP代理105c已知晓将特定IP地址分配给客户端设备1130。因此，响应于在连接时来自客户端设备1130的DHCP请求，DHCP代理105c可访问具有关联先前分配的IP地址到客户端设备1130的数据的表格。例如，IP地址可与某些类型的标识符相关联，该标识符与客户端设备1130相关联(例如，MAC地址、UUID、账户用户名等)。通过访问该表，DHCP代理1105c识别与任何同客户端设备1130相关联的识别信息相匹配的IP地址，并继续将该相同的IP地址分配给客户端设备1130。
尽管在图11E中未示出，在将相同的IP地址重新分配给客户端设备1130之后，DHCP代理1105c可向形成分布式DHCP服务器的其他DHCP代理中的一个或多个发送通知，通知它们重新分配给客户端设备1130的IP地址以及从卫星节点1104d切换到卫星节点1104c。再次，如前所述，这种通知可以使用控制通信来执行，例如，通过鲁棒控制平面来发送。
图11F是示出用于使客户端设备与具有分布式DHCP功能的无线网络系统断开连接的示例进程的图。图11F中描绘的场景假定IP地址范围先前由DHCP代理1103在路由器节点1102处(分别)分配给卫星节点1104a-d处的DHCP代理1105a-d中的每一个，例如，如关于图11C所描述的。图11D中描绘的场景进一步假定卫星节点1104d的DHCP代理1105d先前向客户端设备1130d分配了IP地址，例如，如关于图11D所描述的。如图11F中所示，响应于客户端设备1130从无线网络系统1100断开连接，卫星节点1104d的DHCP代理1105d向形成分布式DHCP服务器的其他DHCP代理中的一个或多个发送通知，通知它们先前分配给客户端设备1130的先前IP地址已被释放。如前所述，这种通知可以使用控制通信来执行，例如，通过鲁棒控制平面来发送。响应于从卫星节点1104d处的DHCP代理1105d接收通知，其他DHCP模块可将与通知相关联的信息存储在与分布式DHCP服务器同步的一个或多个表格中。
在一些实施方案中，现在释放的IP地址将保持分配给卫星节点1104d的DHCP代理1105d，以稍后分配给另一客户端设备。在其他实施方案中，现在释放的IP地址可被恢复到路由器节点1102的DHCP代理1103，用以分配给另一卫星节点的DHCP模块。
示例计算机实现方式
图12是示出其中可以实现所公开的至少一些操作的进程系统1200的示例的框图。进程系统1200可包括一个或多个中央处理单元(“处理器”)1202、主存储器1206、非易失性存储器1210、网络适配器1212(例如网络接口)、显示器1218、输入/输出设备1220、控制设备1222(例如，键盘、指示设备)、包括存储介质1226的驱动单元1224以及可通信地连接到总线1216的信号发生设备1230。总线1216示为抽象概念，其表示任何一个或多个单独的物理总线、点对点连接或通过适当的桥接器、适配器或控制器连接的两者。因此，总线1216可包括例如系统总线、外围组件互连(PCI)总线或PCI-Express总线、HyperTransport或工业标准架构(ISA)总线、小型计算机系统接口(SCSI)总线、通用串行总线(USB)、IIC(I2C)总线或电气和电子工程师协会(IEEE)标准1394总线(也称为“火线”)。总线还可以负责中继网络设备的组件之间的数据包(例如，通过全双工或半双工线路)，例如交换结构、网络端口、工具端口等。
在几种实施方案中，进程系统1200可以是服务器计算机、客户端计算机、个人计算机(PC)、用户设备、平板PC、便携计算机、个人数字助理(PDA)、蜂窝电话、iPhone、iPad、Blackberry、处理器、电话、网络设备、网络路由器、交换机或桥接器、控制台、手持控制台、(手持)游戏设备、音乐播放器、任何便携式、移动、手持设备或能够执行指定由计算系统所采取的动作的一组指令(顺序或其他)的任何机器。
虽然主存储器1206、非易失性存储器1210和存储介质1226(也称为“机器可读介质”)被示为单个介质，但是术语“机器可读介质”和“存储介质”应该被理解为包括存储一个或多个指令集1228的单个介质或多个介质(例如，集中式或分布式数据库、和/或相关联的高速缓存和服务器)。术语“机器可读介质”和“存储介质”还应被理解为包括能够存储、编码或承载由计算系统执行的一组指令，并使计算系统执行由当前公开的实施方案的一种或多种方法的任何介质。
通常，被执行以实现本公开的实施方案的例程，可实现为操作系统或特定应用、组件、程序、对象、模块或称为“计算机程序”的指令序列的一部分。计算机程序通常包括在多个时间下在计算机多个存储器和存储设备中设置的一个或多个指令(例如，指令1204、1208、1228)，并且，当由一个或多个处理单元或处理器1202读取并执行时，使进程系统1200执行操作，用以执行涉及本公开的几个方面的元件。
另外，尽管已经在全功能计算机和计算机系统的条件下描述了实施方案，但本领域技术人员将认识到，多个实施方案能够以多种形式作为程序产品来分配，并且无论实际用于实现分配的机器或计算机可读介质的具体类型如何，本公开均适用。
机器可读存储介质、机器可读介质或计算机可读(存储)介质的其他示例包括可记录类型介质，例如易失性和非易失性存储器设备1610、软盘和其他可移动磁盘、硬盘驱动器、光盘(例如，光盘只读存储器(CD ROM)、数字多功能盘(DVD))以及诸如数字和模拟通信链路的发送型介质。
网络适配器1212使得进程系统1200能够由进程系统1200以及外部实体支持的任何已知和/或便利的通信协议来调解网络1214中与进程系统1200外部的实体(例如网络设备)的数据。网络适配器1212可以包括网络适配器卡、无线网络接口卡、路由器、AP、无线路由器、交换机、多层交换机、协议转换器、网关、网桥、网桥路由器、集线器、数字媒体接收器和/或中继器中的一个或多个。
网络适配器1212可以包括防火墙，在一些实施方案中，该防火墙可以支配和/或管理计算机网络中的访问/代理数据的权限，并且跟踪不同机器和/或应用之间的不同级别的信任。防火墙可以是具有硬件和/或软件组件的任意组合的任何数量的模块，其能够在特定的一组机器和应用、机器和机器、和/或应用和应用之间执行预定的一组访问权限，例如，以规范这些不同实体之间的流量流动和资源共享流。防火墙可以额外地管理和/或访问访问控制列表，该访问控制列表详细描述权限，该权限包括例如个人、机器和/或应用的对于对象的访问和操作权限，以及许可权利生效的情况。
如上所述，这里所介绍的技术可以通过例如可编程电路(例如，一个或多个微处理器)、软件和/或固件编程、完全以专用硬连线(即，不可编程的)电路、或以组合或这种形式来实现。专用电路可以是例如专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)等的形式中的一种或多种。
需要注意的是，上述任何实施方案可以与另一实施方案进行组合，除非上文另有说明或任何这样的实施方案在功能和/或结构上可能相互排斥的程度。
虽然已经参照具体的示例性实施方案描述了本发明，但应该认识到，本发明不限于所描述的实施方案，而是可以在所附权利要求的精神和范围内进行修改和改变而实施。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而不是限制性的。

Claims (46)

1.一种方法，包括：
通过无线回程无线互连多个无线网络设备，所述无线回程专用于所述多个无线网络设备之间的通信，所述多个无线网络设备共同形成向客户端设备提供广泛覆盖范围的单一多频带无线网络；
建立用于管理所述多频带无线网络的控制平面，所述控制平面由建立用于无线传送控制平面数据的协议的软件实体来实现；和
根据建立的协议，通过在所述多个无线网络设备之间无线传送控制平面数据来管理所述多频带无线网络。
2.根据权利要求1所述的方法，其中根据建立的协议在所述多个无线网络设备之间传送控制平面数据包括：
将控制平面数据包的发送优先化于非控制平面数据包的发送。
3.根据权利要求2所述的方法，其中将控制平面数据包的发送优先化包括：
将控制平面数据包标记为属于标准无线多媒体(WMM)优先接入类别。
4.根据权利要求1所述的方法，其中建立的协议是基于层2协议和应用层协议的组合。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述控制平面数据包的生成是根据所述应用层协议，并且其中所生成的控制平面数据包的发送是根据所述层2协议。
6.根据权利要求1所述的方法，其中建立的协议符合IEEE 1905.1。
7.根据权利要求1所述的方法，其中由所述软件实体建立的协议被配置为以鲁棒方式无线传送控制平面数据，以保证传送的同时使延迟最小化。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述软件实体在层2之上运行。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述软件实体运行于任何：
应用层；或
会聚层。
10.根据权利要求1所述的方法，其中传送控制平面数据包括：
由在所述多个无线网络设备的第一无线网络设备处的软件实体的实例生成用于传送至在所述多个无线网络设备的第二无线网络设备的控制平面数据包，所述控制平面数据包包括：
要发送至所述第二无线网络设备的有效载荷数据；和
指示作为控制平面数据包的状态的标记。
11.根据权利要求10所述的方法，其中传送控制平面数据进一步包括：
由所述第一无线网络设备的处理单元接收数据包；
基于所述标记，由所述处理单元将接收到的数据包识别为所述控制平面数据包；和
根据建立的协议，由处理单元引发所述控制平面数据包的发送。
12.根据权利要求11所述的方法，其中引发所述控制面数据包的发送包括，由所述处理单元首先修改所述控制面数据包以便根据所建立的协议发送。
13.根据权利要求10所述的方法，其中所述标记作为以下中的任一者包括在所述数据包中：
附加到所述控制平面数据包的头；
所述控制平面数据包的现有头的修改；或
在所述控制平面数据包的有效载荷中的信息。
14.根据权利要求12所述的方法，其中所述现有头是媒体接入控制(MAC)头。
15.根据权利要求1所述的方法，其中在所述多个无线网络设备之间传送控制平面数据包括：
以由建立的协议所设定的数据速率来发送控制平面数据包，所述数据速率配置为达到或低于阈值数据包错误率。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述阈值数据包错误率是10％。
17.根据权利要求15所述的方法，其中所述数据速率限于16QAM或64QAM中的任一个。
18.根据权利要求15所述的方法，其中建立的协议排除256QAM或1024QAM的数据速率。
19.根据权利要求15所述的方法，其中根据建立的协议动态修改所述数据速率，以在保持在或低于所述阈值数据包错误率的同时使吞吐量最大化。
20.根据权利要求19所述的方法，其中动态修改所述数据速率包括：
以一个或多个初始数据速率发送一个或多个非控制平面数据包；
监视所发送的一个或多个非控制平面数据包的数据包错误率；和
基于所述监控来识别鲁棒数据速率，所述鲁棒数据速率在保持在或低于所述阈值数据包差错率的同时使吞吐量最大化。
21.根据权利要求1所述的方法，其中在所述多个无线网络设备之间传送控制平面数据包括：
通过互连所述多个无线网络设备的多个回程来发送控制平面数据包的多个副本。
22.根据权利要求1所述的方法，其中在所述多个无线网络设备之间传送控制平面数据包括：
在多个回程类型上发送控制平面数据包的多个副本。
23.根据权利要求1所述的方法，其中在所述多个无线网络设备之间传送控制平面数据包括：
在不同频带中的多个通信信道上发送控制平面数据包的多个副本。
24.根据权利要求1所述的方法，其中在所述多个无线网络设备之间传送控制平面数据包括：
使用混合自动重复请求(ARQ)来发送控制平面数据包。
25.根据权利要求1所述的方法，其中在所述多个无线网络设备之间传送控制平面数据包括：
通过专用控制信道发送控制平面数据包。
26.根据权利要求25所述的方法，其中所述专用控制信道处于低于客户端频带的频带中，在所述客户端频带上向所述客户端设备提供广泛覆盖范围。
27.根据权利要求25所述的方法，其中所述专用控制信道在433MHz与928MHz之间。
28.根据权利要求1所述的方法，其中建立的协议是配置为用于低延迟和有保证的传送的专有协议。
29.根据权利要求1所述的方法，其中建立的协议实现包括实时传输控制协议(RTCP)、消息排队遥测传输(MQTT)协议或WebSocket协议中的任一个或多个的传输协议。
30.根据权利要求1所述的方法，其中所述专用无线回程在所述5GHz频带上。
31.根据权利要求1所述的方法，其中所述多个无线网络设备中的至少一个包括：
2.4GHz的无线电；
5GHz低频带无线电；和
5GHz高频带无线电。
32.根据权利要求1所述的方法，其中所述多个无线网络设备包括：
提供连接至外部网络的基础设备；和
多个卫星设备。
33.根据权利要求32所述的方法，进一步包括：
在包括一个或多个所述卫星设备的所述多个无线网络设备处建立分布式路由器代理，所述分布式路由器代理配置为为所连接的客户端设备执行路由器功能，而无需所述基础设备的直接控制；和
通过根据建立的协议以控制平面数据形式无线传送分布式路由器代理之间的通知，来管理在所述多频带无线网络中路由器功能的分布。
34.一种无线网络设备，包括：
第一无线电，其配置为用于通过专用无线通信信道与多个其他无线网络设备进行通信，所述无线网络设备和所述多个其他无线网络设备共同形成向客户端设备提供广泛覆盖范围的单个多频带无线网络；
第二无线电，其配置为用于和所述客户端设备进行通信，作为所述多频带无线网络的广泛覆盖范围的一部分；
处理器；和
可通信地耦合至所述处理器的存储器，所述存储器包括存储在其上的指令，所述指令在由所述处理器执行时引发所述无线网络设备：
在控制平面与所述多个其他无线网络设备进行通信用于管理所述多频带无线网络，所述控制平面建立用于无线传送控制平面数据的协议。
35.根据权利要求34所述的无线网络设备，在控制平面上与所述多个其他无线网络设备进行通信包括：
由所述无线网络设备处的软件实体的实例生成用于发送至所述多个无线网络设备中的另一无线网络设备的数据包，该数据包包括：
要发送至所述另一个无线网络设备的有效载荷数据；和
指示作为控制平面数据包的状态的标记；
由所述处理器接收所生成的数据包；
由所述处理器基于标记，将接收的数据包识别为控制平面数据包；和
所述处理器根据建立的协议，引发在所述控制平面上发送所数据包。
36.根据权利要求35所述的无线网络设备，其中在所述控制平面上与所述多个其他无线网络设备进行通信包括：
以由建立的协议设定的数据速率发送控制平面数据包，所述数据速率配置为达到或低于阈值数据包错误率。
37.根据权利要求34所述的无线网络设备，其中：
所述第一无线电在5GHz高频带中操作；和
所述第二无线电在2.4GHz频带或5GHz低频带中的任一个中操作。
38.根据权利要求34所述的无线网络设备，进一步包括：
第三无线电，其专用于在所述控制平面上与所述多个其他无线网络设备进行控制平面数据的通信。
39.根据权利要求38所述的无线网络设备，其中所述第三无线电在比所述第一无线电或第二无线电更低的频率下操作。
40.根据权利要求38所述的无线网络设备，其中：
所述第一无线电在所述5GHz高频带中操作；
所述第二无线电在所述2.4GHz频带或所述5GHz低频带中的任一个中操作；和
所述第三无线电在433MHz和928MHz之间操作。
41.一种用于在多频带无线网络中分布路由器功能的方法，所述多频带无线网络包括多个无线网络设备，所述多个无线网络设备包括提供连接至外部网络的基础设备以及多个卫星设备，所述方法包括：
通过专用于在所述多个无线网络设备之间进行通信的无线回程，无线互连所述多个无线网络设备，所述多个无线网络设备共同形成向客户端设备提供广泛覆盖范围的多频带无线网络；
在包括一个或多个所述卫星设备的所述多个无线网络设备处建立分布式路由器代理，所述分布式路由器代理被配置为为所连接的客户端设备执行路由器功能，而无需所述基础设备的直接控制；和
通过所述分布式路由器代理之间的通信来管理所述多频带无线网络中路由器功能的分布。
42.根据权利要求41所述的方法，进一步包括：
由第一无线网络设备处的第一分布式路由器代理接收第二无线网络设备处的第二分布式路由器代理的可分配的IP地址的范围的分配；
由所述第一分布式路由器代理检测来自客户端设备的请求，以通过所述第一无线网络设备连接至所述多频带无线网络；
由所述第一分布式路由器代理向所述客户端设备分配来自已分配的IP地址范围的特定IP地址：和
由所述第一分布式路由器代理通过所述无线回程，向在所述多个无线网络设备中的一个或多个处的一个或多个其他分布式路由器代理发送关于将所述特定IP地址分配给所述客户端设备的通知。
43.根据权利要求42所述的方法，进一步包括：
由所述第一分布式路由器代理检测所述客户端设备与所述第一无线网络设备断开连接；和
由所述第一分布式路由器代理通过所述无线回程，向在所述多个无线网络设备中的一个或多个处的一个或多个其他分布式路由器代理发送先前已分配的特定IP地址的释放的通知。
44.根据权利要求42所述的方法，进一步包括：
由所述第一分布式路由器代理检测所述客户端设备与所述第一无线网络设备断开连接；和
由所述第一分布式路由器代理从第三无线网络设备处的第三分布式路由器代理接收关于所述客户端设备连接到所述第三无线网络设备，并且已经由所述第三分布式路由器代理分配相同特定的IP地址的通知。
45.根据权利要求42所述的方法，其中所述第一无线网络设备是所述多个卫星设备中的一个，并且所述第二无线网络设备是所述基础设备。
46.根据权利要求41所述的方法，进一步包括：
建立用于管理所述多频带无线网络的控制平面，所述控制平面由建立用于无线传送控制平面数据的协议的软件实体来实现；
其中管理所述多频带无线网络中的路由器功能的分布包括根据建立的协议，在分布式路由器代理之间以控制平面数据的形式无线传送通知。
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