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移动网络的不公平竞争,让WiFi越来越慢?

芝加哥大学校园内的授权辅助接入站点,允许移动电话运营商访问用于WiFi的相同共享频段。

在用智能手机发送一封电子邮件时,如果进度条极慢,你可能会滚动浏览网络选项,看看附近有没有可用的WiFi网络。然而,过多的选择本身就是问题所在。密集的网络相互竞争,限制了每种网络的运行速度。techxplore.com网站当地时间7月8日报道,美国芝加哥大学的研究人员证实,日益激烈的网络竞争对用户的日常互联网服务产生了负面影响。

在共享频段或电磁波频率范围内运行时,网络之间会出现竞争。其中,WiFi使用的频段“未经授权”,只要遵守美国联邦通信委员会(FCC)的传输规则,任何设备或网络都可以使用WiFi频段。与之相反,移动电话服务依赖于完全独立的频段,因此,在此频段运行的网络受到的干扰也很小。然而,在过去五年内,手机用户数量与需求数据量快速增长,移动电话运营商已经开始面临频谱缺乏问题。为了“花小钱,办大事”,他们也尝试让蜂窝网络使用未经授权的频段:以授权辅助接入(LAA)模式,与WiFi共享频段。

为了分析这种模式对WiFi和手机用户的影响,芝加哥大学研究团队以校园内的一处LAA站点为对象展开了研究。在同时访问多种网络时,研究人员发现数据传输率、传输速度和信号质量都降低了。这种竞争方式对WiFi尤其不利:在LAA积极介入时,WiFi用户传输的数据减少了97%;而使用WiFi时,LAA传输的数据仅下降35%。Ghosh说:“WiFi和LAA之间的不兼容,部分原因在于各自处理大量互联网流量时的协议是不同的。如果大家都在使用频谱,就会产生干扰,造成信息阻塞。”

WiFi完全依赖于未经授权的频谱,它使用了针对不可预测需求的定制协议――“先听后说”。换言之,这就像一群彬彬有礼的聚会者,他们会在等待对话的间隙开口。如果两个人同时开口,其中一个人会谦让。与之类似,如果多个WiFi用户同时尝试访问网络,就会被分配一个短暂的等待时间。等待时间的随机性降低了访问冲突的概率。相比之下,蜂窝运营商根据蜂窝接入预测需求,从而为每个用户分配特定的传输时间。因此,LAA用户更像是一位紧凑讨论会的演讲者。

当蜂窝网络运营商被限制在授权频段时,这种协议上的差异不会造成任何困扰;但当它们转移到未授权频段后,LAA使用的信道接入参数将使WiFi用户很难获得平等的媒介接入。一旦获得访问,LAA和WiFi保持接入的时间存在明显差异:前者可以传输10毫秒,后者的传输时长只有4毫秒。

共享频谱的竞争不仅发生在WiFi和手机运营商之间,也发生在每一种网络类型之间。研究人员表示:“我们比较了WiFi/WiFi共存和WiFi/LAA共存。第一种组合并不是很糟糕,我们将其视作公平标准,但第二种共存组合的表现则要糟糕得多。”

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编译:德克斯特 审稿:西莫 责编:陈之涵

来源:arxiv预印网站

原文链接:https://techxplore.com/news/2021-07-cell-negatively-affecting-wi-fi.html

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