wifi時(shí)延的測量和優(yōu)化

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1、ＷｉＦｉ時(shí)延的測量和優(yōu)化（申請清華大學(xué)工學(xué)博士學(xué)位論文）培養(yǎng)單位：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系學(xué)科：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)研究生：裴昶華指導(dǎo)教師：趙有健教授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已經(jīng)成為互聯(lián)網(wǎng)多樣應(yīng)用的重要的載體。根據(jù)思科２０１７年２月的報(bào)告，至２０２０年，４９％的網(wǎng)絡(luò)流量將通過ＷｉＦｉ產(chǎn)生。這些流量中延遲敏感應(yīng)用在快速ＷｉＦｉ的增加；而，如網(wǎng)頁瀏覽、視頻直播等，

3、它們對時(shí)延提出了更高的要求作為一２［］ＷｉＦｉ端到端通信中重要的環(huán)，其高時(shí)延問題已經(jīng)直接影響到應(yīng)用層的體驗(yàn)。時(shí)延主要分為兩個(gè)方面：使用時(shí)延和接入時(shí)延。使用時(shí)延是指ＷｉＦｉ接入成功之后數(shù)據(jù)包通信面臨的時(shí)延，接入時(shí)延是指用戶接入ＷｉＦｉ過程所需的總時(shí)間。ＷｉＦｉ高：環(huán)境的復(fù)雜多變性時(shí)延主要有三方面的原因，協(xié)議的低效性和設(shè)備的異構(gòu)性。為了解決上述的問題和挑戰(zhàn)：，本論文進(jìn)行了如下的研究內(nèi)容，創(chuàng)新點(diǎn)如下（１）提出并實(shí)現(xiàn)了針對ＷｉＦｉ使用時(shí)延的診斷和ＡＰ優(yōu)化配置系統(tǒng)ＷｉＬｊ。針對現(xiàn)有ＷｉＦｉ環(huán)境復(fù)雜多變

4、的問題，ＭＬ）；在商用ＡＰ（ＡｃｃｅｓｓＰｏｉｎｔ）上將端到端往返時(shí)ｒｏｕｎｄ－ｔｒｉｔｉｍｅＲＴＴ、延（ｐ，簡稱）分解為上行時(shí)延下行時(shí)延和有線時(shí)延；基于測量方法，Ｗ／Ｌｙ提出了基于機(jī)器學(xué)習(xí)的普適模型來幫助用戶診斷高延遲的根因。實(shí)際場景的性能評估顯示ＭＬｙ提出的指導(dǎo)意見能夠有效降低ＡＰ的使用時(shí)延。（２）提出并實(shí)現(xiàn)了基于ＷｉＦｉ使用時(shí)延的干擾測量機(jī)制Ｗ７Ｍ；。為了減緩無線一ＡＰ之間的干擾ＷＷＧＡＰ、降低時(shí)延，提出方法能夠在單上測量包級(jí)別干擾程度，并且擴(kuò)展到測量和周圍鄰居ＡＰ的干擾圖，解決了

5、現(xiàn)有干擾測量方法需要額外的硬件設(shè)備或時(shí)間同步的問題。在真實(shí)部署環(huán)境下，ＷＷＧ測量的干擾圖在指導(dǎo)單ＡＰ信道選擇、多ＡＰ協(xié)同優(yōu)化方面都取得了顯著的效果。（３）提出并實(shí)現(xiàn)了根據(jù)流量大小自動(dòng)分配優(yōu)先級(jí)的ＷｉＦｉ協(xié)議改進(jìn)機(jī)制必ｒ＞。ＩＥＥＥ８０２．１１標(biāo)準(zhǔn)信道訪問機(jī)制使得隨著等效競爭節(jié)點(diǎn)的變多現(xiàn)有，包級(jí)別的時(shí)延／ＡＰ會(huì)線性增加。ＱＡｒ提出并在商用上實(shí)現(xiàn)了擁塞控制算法，能控制等效競爭節(jié)Ａ／。ｒ點(diǎn)的個(gè)數(shù)，并根據(jù)流量大小隱性給延遲敏感應(yīng)用高優(yōu)先級(jí)實(shí)際結(jié)果顯示，Ｑ能夠在不降低總體吞吐率的前提下有效降低延遲敏

6、感應(yīng)用包級(jí)別的時(shí)延。（４）提出并實(shí)現(xiàn)了基于大規(guī)模真實(shí)環(huán)境測量的ＷｉＦｉ接入時(shí)延優(yōu)化機(jī)制。接入時(shí)延的大小直接影響用戶使用ＷｉＦｉ的體驗(yàn)，學(xué)術(shù)界現(xiàn)有研究工作較少。本論文通一Ａｎｄｒｉｏｄ應(yīng)用市場排名前列的軟件４過款在，測量真實(shí)環(huán)境下約億條接入數(shù)據(jù)，分析現(xiàn)有ＷｉＦｉ接入過程的瓶頸。本論文提出模型和算法幫助用戶提前預(yù)測ＡＰ的接入時(shí)延，選擇更佳的無線ＡＰ，能有效地降低接入失敗率和接入時(shí)延。關(guān)鍵詞：ＷｉＦｉ使用時(shí)延；ＷｉＦｉ接入時(shí)延；性能診斷；干擾圖測量；擁塞控制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