清华大学团队为手机断网开出“处方”论文获国际奖项 作者之一林灏毕业于海南中学

  手机时常断网,让人苦恼万分,尤其在关键时刻,突然断网给人们的学习、工作带来不必要的麻烦。清华大学一团队找出手机断网“病根”,并“开出处方”,在现实生活中对移动网络可靠性进行了改进与提升。

  近日,全球网络通信顶会ACM SIGCOMM 2021公布了获奖名单,清华大学信息学院刘云浩、李振华团队的论文《全国规模的移动网络可靠性研究:测量,分析与改进》(原投稿英文标题为A Nationwide Study on Cellular Reliability: Measurement, Analysis, and Enhancements)获本届大会唯一最佳学生论文奖,成为首个获得该奖的亚洲研究院校。

  值得注意的是,团队成员林灏毕业于海南中学。近日,新海南客户端、南海网、南国都市报记者联系上该团队,请他们讲述相关研究背后的故事。

论文获国际奖项。

  对7000多万部手机进行研究

  他们发现手机“断网”秘密

  近些年,随着来诸如5G网络等新技术的落地部署,移动网络的网速越来越快(带宽更大,延迟更低),但是如果移动网络缺乏可靠的连接(时常断网),那么再快的网速都会变成“海市蜃楼”。而移动网络可靠性问题,由于同时涉及手机制造商/移动运营商、硬件/系统软件,长期以来一直是困扰着学术界与工业界。人类对这一问题的普遍性、严重性以及可能的根源都缺乏系统性的认知,这些关键知识的空缺更是让问题的改进变成了“摸石头过河”,多年来大家都感觉它捉摸不定、对其束手无策。“而正是这么一个源于日常生活的基础性难题启发了我们去开展本次工作。”团队成员表示。

  据了解,为了填补在移动网络可靠性问题认知上的知识空缺,刘云浩、李振华团队对该问题进行了首次大规模长时间的系统性测量研究。他们对34种不同硬件型号的7000多万部安卓手机进行大规模的深入研究,并得到了许多与生活中的“直觉”不完全一致的发现。例如,信号最好时可靠性表现不一定最佳、手机配置越高不一定可靠性越好等等。

团队成员合照(左起:李洋、林灏、李振华、刘云浩)。团队供图

  “我们基于测量数据以及领域知识对这些意外现象给出了合理的分析与解释,将它们与软硬件以及人类行为因素进行了关联,并进一步发现移动网络(尤其5G)生态系统中存在多项不为人知的重要软件设计缺陷,是损害可靠性、导致手机断网的主要根源。”团队成员介绍,最终,他们的分析被进一步转化为对未来移动网络技术发展方向的关键探索。更重要的是,团队在对这些新知识的分析的基础上,提出了诸如基于“非齐次时变马尔科夫过程”的最优化方法以及稳定性兼容的4G/5G双连接机制,以实际在手机上改进移动网络可靠性。团队在7000多万部安卓手机部署应用后,5G手机断网次数减少40%,所有手机断网持续时间缩短36%。

  团队成员表示,对于移动网络可靠性问题的研究,最大的难点在于它涉及移动生态的诸多成员(包括手机制造商和运营商)以及层面(基带天线等硬件和操作系统等软件),这就要求对它的研究需要兼具 “深度”与“广度”。所谓深度,就是需要深入到基础的软硬件交互上,探索底层系统对于可靠性的反馈以及影响;而所谓广度,则是需要足够的规模与时间来充分采集和发掘问题。“缺乏以上任意一点,都难以获得足够的信息对移动网络可靠性问题进行充分有效的研究。”团队成员介绍,为了解决这些难题,团队对手机操作系统中的移动网络管理模块进行了深度解构与分析,并在系统层面定制了对可靠性问题进行测量研究的系统模块,并通过与小米公司的合作,实现了大规模的实际测量部署以及研究,从而完成了对前人工作在深度与广度上的补足。

林灏(左)和父母在海南中学合影。

  共同第一作者林灏系海中校友

  高中阶段的积累筑牢科研基石

  获奖论文共同第一作者为清华大学信息学院2021级博士生李洋和信息学院2020级博士生林灏。其中,林灏为海南中学2016届毕业生。

  记者了解到,林灏老家在万宁,他在海口出生长大,初中、高中都就读于海中。中学时,他的学习成绩在全校名列前茅,并表现出对互联网技术的兴趣。“中学时期各课程的学习和训练筑城我目前科研的重要基石,这包括但不限于语文、英语的沟通与表达,数学的形式逻辑思维,理科(物理、化学和生物)的自然探索以及文科(历史、地理和政治)的人文关怀。这些内容深刻影响了我的思维塑造,是我成长路上不可或缺的环节,我也十分感谢高中时期各任课老师的悉心培养与教育。”林灏说,高中毕业后,他与海中老师们一直保持着联系,“他们对于我个人的成长职业道路的选择都给予了重要的建议和支持。”林灏表示,非常感谢海中老师们的付出!

林灏。本人供图

  踏实、自律、有主见,是林灏高中班主任兼数学老师贺航飞对他的评价。贺航飞表示,林灏不仅理科成绩好,而且英语学科特别突出,书法也很好,写得一手好字。“他做事条理,逻辑性非常好。”贺航飞说,林灏性格随和,人缘也很好。

  高考时,林灏以864分的好成绩考入清华大学软件学院。本科期间,他的学业成绩一直排在专业前1/3,他同时积极参与学生工作和体育活动,担任院系学生会副主席以及院系乒乓球队队长。凭借优异的表现,在本科结束后,他通过研究生推免进入清华大学软件学院直接读博士。

  林灏在大三期间进入刘云浩/李振华老师的实验室,初步接触科研工作,并在读大四和博一期间,参与实验室多项科研工作。他以共同一作身份在移动计算会议ACM MobiCom上发表论文两篇,在期刊IEEE TPDS上发表论文一篇,同时合作发表过EuroSys、TMC会议/期刊论文。目前的研究方向主要为移动网络与操作系统。

  “未来希望我能有更多机会参与基础性的科研领域研究,将理论与实际相结合,使研究成果能够更好地服务于生活。”林灏说。

  新海南客户端、南海网、南国都市报记者 黄婷

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