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Wi-Fi連接慢,總提示連接失敗?清華研究人員找到一個方法

明明手機顯示Wi-Fi信號滿格,可就是提示「連接失敗」…….

這種尷尬的情況經常在咖啡店,商場甚至家裡出現。現在,來自的研究人員已經找出了Wi-Fi難以連接的原因。

Wi-Fi可以說是21世紀最偉大的生產力推動者之一。無論各地,這種隨時接入到互聯網的環境讓人們工作起來更加自如。事實上,它已經把咖啡店變成了當前社會最有生產力的工作場所之一。

然而,對於一個經常需要使用Wi-Fi的人來說,都會遇到過這樣一個問題,那就是有時為了連上一個Wi-Fi熱點可能需要花上你一個世紀,更氣人的是有時當你花了一個世紀之後,才發現它根本就連接不上去。

這不禁讓人產生疑惑,到底是什麼原因讓這些最先進的接入設備在無線網路時總是連接失敗?

今天,我們終於找到了答案,來自清華大學的裴昶華和他的研究夥伴,對4億個不同Wi-Fi的訪問連接時長進行了測量,並使用他們的程序來解決那些出錯的連接問題,以及對這些連接進行優化來避免這些問題。

裴昶華最新發表在Arxiv上的文章

研究人員利用Android平台上的一款名為「Wi-Fi管理器」的應用軟體,來採集他們的連接數據。該軟體可以記錄設備連接到Wi-Fi接入點的各個階段,以及連接時長。

對於一款移動設備來說,其Wi-Fi的連接涉及下面三個步驟。

第一步,移動設備針對可用的Wi-Fi接入點掃描無線電波。一旦選擇了接入點,兩個設備交換數據分組。然後第二步有一個認證步驟,通常涉及密碼輸入。最後一步稱為DHCP(動態主機配置協議),為設備提供IP地址。(需要注意的是,有時設備一旦建立連接,用戶可能被帶到一個需要密碼的網關頁面,研究人員在計算中不包括此步驟。)

設備接入Wi-Fi熱點的幾個步驟

正如研究人員所認為的,根據他們的統計,當前在Wi-Fi的連接過程中,有約45%的連接是失敗的,而且在這種連接失敗上所花費的時間,也是千差萬別。此外,還有15%的連接時間超過五秒鐘。

研究人員統計出來的集中Wi-Fi連接情況所佔比例

那麼,到底是出了什麼問題呢?現在,裴昶華和他的同事們使用數據挖掘演算法,來對數據進行查找,以找出與連接失敗及連接時間長相關聯的因素。事實證明,確實有幾個因素明顯影響著連接時間和連接的成功率。這裡面最重要的是要數Wi-Fi網路是公共的還是私有的,大多數情況下,私有網路會明顯更快一些,並且具有更高的連接成功率。

此外,移動設備的操作系統也是一個因素。該團隊表示,運行不同操作系統的相同設備在連接時間上也有非常顯著的差異,並點名提到了一款名為FlyMe的Android的高級定製操作系統連接時間長(知道的都懂這是哪家的……)。除此之外,移動設備和接入點中的晶元組也可以影響連接時間,而較慢的晶元花費更長的時間。

左圖反映了不同CPU性能下的WiFi連接質量,右圖反應的是同型號CPU不同操作系統的WiFi連接質量對比,縱軸為通信數據欄位(CommunicationDataField),相同時間數據越高代表連接質量越好。

發現了這些影響連接的因素后,研究團隊創建了一種演算法,大大縮短了連接時間。例如,該演算法可自動評估接入點是公共的還是私有的。然後忽略公共網路並選擇具有最強信號的專用網路。這種方法大大提高了連接質量,將連接失敗率降低到了3.6%,同時把連接時間減少到1/10。

現在,對於那些沒有Wi-Fi就會死星人來說,這是一個多麼振奮人心的消息,而且相信它也一定會受到世界各地咖啡店員工的讚賞,畢竟以後再也沒人跟他們抱怨為什麼Wi-Fi總也連不上去了。

參考文獻:C.H.Pei,Why It Takes So Long to Connect to a Wi-Fi Access Point,2017



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