用于多频带无线网络系统管理的鲁棒控制平面技术方案

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。

Robust control plane for multi band wireless network system management

A system and method for managing a multi band wireless network system using a robust control plane are introduced. In one implementation, multiple wireless network devices are interconnected via dedicated wireless backhaul to form a single multi-band wireless network that provides extensive coverage to client devices. Multi-band wireless network systems are managed by wireless transmission control information between multiple wireless network devices on the control plane in a robust manner, which ensures transmission while minimizing delay. Examples of such robust transmission techniques for information include the use of robust data rates, multiple backhaul channels, hybrid automatic repeat request (ARQ), use of dedicated control channels, use of alternative transmission protocols, and implementation of distributed router functions.

【技术实现步骤摘要】
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。
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，本专利技术的实施方案涉及智能多AP管理系统。
技术介绍
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。
技术实现思路
在多频带(例如，三频带)无线网络系统的背景下来描述本专利技术的实施方案。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
技术实现思路
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
技术实现思路
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专利技术的实施方案，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(digitalstorage)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(baseunit，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23本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
2017.04.21 US 62/488,258;2018.04.16 US 15/954,4111.一种方法，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IEEE1905.1。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，...

【专利技术属性】
技术研发人员：佩曼·阿米尼，约瑟夫·阿麦兰·劳尔·伊曼纽尔，
申请(专利权)人：网件公司，
类型：发明
国别省市：美国,US