云游戏 场景下wifi是半双工引发的传输优化思考

1. 起源，想做wifi下云游戏场景的传输优化， 这是wifi到移动终端的lastmile问题。

2. 有线网络的 CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection）

早期以太网为了协调多个设备共享同一个通信介质（如同一根电缆）的传输， 设计了 CSMA/CD协议。 主要工作原理如下：

• 载波侦听（Carrier Sense）设备在发送数据之前会先监听网络介质（如电缆），以检测是否有其他设备正在发送数据。如果检测到载波存在（即网络介质被占用），则设备等待一段时间再次进行侦听。
• 多路访问（Multiple Access）：如果设备在侦听过程中未检测到其他设备发送数据，则认为网络介质空闲，并开始发送自己的数据帧。
• 碰撞检测（Collision Detection）：如果两个设备同时开始发送数据，在发送数据的过程中会发生碰撞。当设备检测到碰撞时，它会立即停止发送，并发送一个特殊的信号来表示发生了碰撞。
• 退避与重传（Backoff and Retransmission）：发生碰撞后，设备会随机选择一个退避时间，并等待该时间结束后重新进行侦听和发送。这个退避时间是为了避免更多的碰撞，并使不同设备能够在不同的时间重新发送数据。

有线网络的传输介质是那根线， 导线传输速率固定为 2/3 光速。而且线是全双工线缆， 可以一根发送一根接收。

3. wifi时代的 CSMA/CA（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）

对比有线网络的 CSMA/CD

• 检测方式不同,CSMA/CD通过电缆中电压的变化来检测,当数据发生碰撞时,电缆中的电压就会随着发生变化；而CSMA/CA采用能量检测(ED)、载波检测(CS)和能量载波混合检测三种检测信道空闲的方式。
• CSMA/CD:带有冲突检测的载波监听多路访问，可以检测冲突，但无法“避免”。CSMA/CA：带有冲突避免的载波监听多路访问，发送包的同时不能检测到信道上有无冲突，只能尽量“避免”。

wifi有如下的问题：

• 独立全双工问题， wifi的传输通道是电磁波，
• 容量收缩问题， 与有线交换机端口固定不同，AP（Access Point） 的接入终端数可伸缩

4. 思考

Wi-Fi是一种共享介质半双工网络，当AP和多个接入终端同时发送或接收时，只有一个可以成功，这是CSMA/CA的标准规定的。接入多个终端的Wi-Fi网络，显然处在拥塞状态，但该拥塞与有线网络的排队拥塞不同。CSMA/CA靠争抢获得信道，因此Wi-Fi网络拥塞可称作争抢拥塞。

具体看下两种拥塞的不同：
排队拥塞：队列在路由器中有序形成，拥塞体现在RTT的增加，队列拥塞缓解体现在RTT的减少。以RTT的一阶导数识别排队拥塞。
争抢拥塞：无队列，完全依靠无序争抢和退避。拥塞体现在RTT均差变大，拥塞缓解体现在RTT均差变小。以RTT均差的一阶导数识别争抢拥塞。

对android云游戏场景来说， 都是wifi + 有线的传输模式， 所以 既有排队拥塞，又有争抢拥塞。排队拥塞时可以通过降低码率有效改善延迟， 但是争抢拥塞造成的延迟，理论降低码率不能改善。 所以，识别排队拥塞和争抢拥塞是比较大的问题。

对排队拥塞，paceing(平缓)发送可以优化传输通道，底层思路是平缓可以平缓进入拥塞队列。
但对争抢拥塞，burst(突发)发送会缓解争抢拥塞，底层思路是突发可以减少类似wifi下的争抢，不需要重新仲裁。
Wi-Fi场景下burst发送-论文

除此，wifi对ack机制也不友好。因为这个半双工机制， brust对ack机制也不友好。