wifi时延的测量和优化

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1、ＷｉＦｉ时延的测量和优化（申请清华大学工学博士学位论文）培养单位：计算机科学与技术系学科：计算机科学与技术研究生：裴昶华指导教师：赵有健教授二？一七年六月ＭｅａｓｕｒｉｎｇａｎｄＯｔｉｍｉｚｉｎｐｇｔｈｅＬａｔｅｎｃｏｆｙＷｉｒｅｌｅｓｓＬｏｃａｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋＤｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎＳｕｂｍｉｔｔｅｄｔｏＴｓｉｎｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｇｙｉｎａｒｔｉａｌｆｕｌｆｉｌｌｍｅｎｔｏｆｔｈｅｒｅｕｉｒｅｍｅｎｔｐｑｆｏｒｔｈｅ

2、ｄｅｒｅｅｏｆｇＤｏｃｔｏｒｏｆＰｈｉｌｏｓｏｈｐｙｉｎＣｏｍｕｔｅｒＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｐｇｙｂｙＣｈａｎｇｈｕａＰｅｉＤｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎＳｕｅｒｖｉｓｏｒ：ＰｒｏｆｅｓｓｏｒＹｏｕｉａｎＺｈａｏｐｊＪｕｎｅ２０１７，摘要摘要ＷｉＦｉ已经成为互联网多样应用的重要的载体。根据思科２０１７年２月的报告，至２０２０年，４９％的网络流量将通过ＷｉＦｉ产生。这些流量中延迟敏感应用在快速ＷｉＦｉ的增加；而，如网页浏览、视频直播等，

3、它们对时延提出了更高的要求作为一２［］ＷｉＦｉ端到端通信中重要的环，其高时延问题已经直接影响到应用层的体验。时延主要分为两个方面：使用时延和接入时延。使用时延是指ＷｉＦｉ接入成功之后数据包通信面临的时延，接入时延是指用户接入ＷｉＦｉ过程所需的总时间。ＷｉＦｉ高：环境的复杂多变性时延主要有三方面的原因，协议的低效性和设备的异构性。为了解决上述的问题和挑战：，本论文进行了如下的研究内容，创新点如下（１）提出并实现了针对ＷｉＦｉ使用时延的诊断和ＡＰ优化配置系统ＷｉＬｊ。针对现有ＷｉＦｉ环境复杂多变

4、的问题，ＭＬ）；在商用ＡＰ（ＡｃｃｅｓｓＰｏｉｎｔ）上将端到端往返时ｒｏｕｎｄ－ｔｒｉｔｉｍｅＲＴＴ、延（ｐ，简称）分解为上行时延下行时延和有线时延；基于测量方法，Ｗ／Ｌｙ提出了基于机器学习的普适模型来帮助用户诊断高延迟的根因。实际场景的性能评估显示ＭＬｙ提出的指导意见能够有效降低ＡＰ的使用时延。（２）提出并实现了基于ＷｉＦｉ使用时延的干扰测量机制Ｗ７Ｍ；。为了减缓无线一ＡＰ之间的干扰ＷＷＧＡＰ、降低时延，提出方法能够在单上测量包级别干扰程度，并且扩展到测量和周围邻居ＡＰ的干扰图，解决了

5、现有干扰测量方法需要额外的硬件设备或时间同步的问题。在真实部署环境下，ＷＷＧ测量的干扰图在指导单ＡＰ信道选择、多ＡＰ协同优化方面都取得了显著的效果。（３）提出并实现了根据流量大小自动分配优先级的ＷｉＦｉ协议改进机制必ｒ＞。ＩＥＥＥ８０２．１１标准信道访问机制使得随着等效竞争节点的变多现有，包级别的时延／ＡＰ会线性增加。ＱＡｒ提出并在商用上实现了拥塞控制算法，能控制等效竞争节Ａ／。ｒ点的个数，并根据流量大小隐性给延迟敏感应用高优先级实际结果显示，Ｑ能够在不降低总体吞吐率的前提下有效降低延迟敏

6、感应用包级别的时延。（４）提出并实现了基于大规模真实环境测量的ＷｉＦｉ接入时延优化机制。接入时延的大小直接影响用户使用ＷｉＦｉ的体验，学术界现有研究工作较少。本论文通一Ａｎｄｒｉｏｄ应用市场排名前列的软件４过款在，测量真实环境下约亿条接入数据，分析现有ＷｉＦｉ接入过程的瓶颈。本论文提出模型和算法帮助用户提前预测ＡＰ的接入时延，选择更佳的无线ＡＰ，能有效地降低接入失败率和接入时延。关键词：ＷｉＦｉ使用时延；ＷｉＦｉ接入时延；性能诊断；干扰图测量；拥塞控制ＩＡｂｓｔｒａｃｔＡｂｓｔｒａｃ

7、ｔＩｎｒｅｃｅｎｔｅａｒｓ，ｗｉｒｅｌｅｓｓｄａｔａｔｒａｆｆｉｃｈａｓｗｉｔｎｅｓｓｅｄａｎｅｘｏｎｅｎｔｉａｌｒｉｓｅｄｕｅｔｏｔｈｅｙｐｅｘｐｌｏｓｉｏｎｏｆｓｍａｒｔｄｅｖｉｃｅｓ．Ａｍｏｎｇｔｈｅｓｅｗｉｒｅｌｅｓｓｎｅｔｗｏｒｋｓ，ＷｉＦｉｈａｓｓｅｒｖｅｄａｄｏｍｉｎａｎｔ’ｆｒａｃｔｉｏｎｏｆｔｏｄａｙｓｗｉｒｅｌｅｓｓｔｒａｆｉｃｓ．Ｉｎ２０２０，４９％ｏｆｔｈｅＩｎｔｅｒｎｅｔｔｒａｆｉｃｗｉｌｌｔｒａｖｅｒｓｅ

8、ＷｉＦｉ１［］Ｗａｓｔｈｅｌａｓｔｈｏ．Ｈｏｗｅｖｅｒｍａｎｏｕｌａｒｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅａｌｉｃａｔｉｏｎｓｅｂｂｒｏｗｓｉｎｖｉｄｅｏｐ，ｙｐｐｐｐ（ｇ，ｃｈａｔｔｉｎｉｎｓｔａｎｔｍｅｓｓａｉｎｅｔｃ．ａｒｅｖｅｒｓｅｎｓｉｔｉｖｅｔｏｌａｔｅｎｃ．Ｏｎｅｋｅｏｂｓｅｒｖａｔｉｏ