Fast Location-based Association of

Fast Location-based Association of Wi-Fi Direct for
Distributed Wireless Docking Services



Jina Han
Department of Information and Computer Engineering
Ajou University Suwon, South Korea [e-mail]

Keun-Woo Lim, Young-Bae Ko Department of Computer Engineering Graduate School of Ajou University
Suwon, South Korea
[e-mail], [e-mail]




Abstract—This paper proposes a novel method of faster association in the Wi-Fi Direct specification to support various wireless docking services in future wireless networking. Wireless docking can be one of the most prominent services in the future because various real-time multimedia streaming applications will be based on this service. Even though the Wi-Fi Direct specifies a neat architecture to support these environments, the delay from the association process may severely deteriorate the network performance. To solve this problem, we propose a faster method of Wi-Fi Direct association by allowing mobile clients to share information of their Group Owner (GO) with each other. Location and channel information is also utilized to locate and quickly associate with GOs. The performance of the proposed scheme is evaluated using the NS-3 simulator, showing that the association delay can be reduced as much as 75%.

Keywords:Wi-Fi Direct, Wireless Docking Services, Location- based Association

I. INTRODUCTION
The concept of future networking such as Internet of Things (IoT) now looks into the world with every electronic device equipped with wireless communication modules, being connected with each other for unattended automation and services. Following this movement, systems such as distributed wireless docking [1] is becoming one of the most promising services for establishing and maintaining connectivity between various consumer devices. Distributed wireless docking is a
1:N connection between a host and multiple devices that interact with each other in a peer-to-peer (P2P) direct communication basis. Via distributed wireless docking, various services can be realized with simple control of electronic devices using smartphones.

Several technologies have been proposed for standardization in device-to-device (D2D) communication. Of them all, Wi-Fi Direct [2] has gained the most interest as a means of direct communication between consumer devices in local proximity of each other to support spontaneous service provision to users. Wi-Fi Direct establishes a WLAN [3] based connection between service providers and users with data rates now exceeding more than 1Gbps.

Using the Wi-Fi Direct, various future wireless docking services can be realized. For example, imagine a scenario with mass mobility within groups of people, such as mobile exhibitions, school activities, and military exercises and tactical

maneuvers. In these scenarios, multiple leader devices (like mobile access points) co-exist with a far more number of client devices that need to be constantly associated with each other. Depending on the mobility, client devices can dock with different leader devices by re-association and handover processes. Through this connection, various services can be provisioned to the clients without frequently losing connection. Wi-Fi Direct supports the ideal network architecture for these services, as it provides methods of instantaneous group formation between Group Owners (GOs) and client devices.

However, Wi-Fi Direct may also pose some problems in the wireless docking environments that can negatively affect the performance of the network. One of the biggest issues is the association process for establishing a connection between hosts and client devices. In the case of mobile wireless docking environment explained above, the association process needs to be attempted for every new leader device or GO that a client device meets. The total delay and control packet exchange overhead induced from this process can negatively affect the Quality-of-Service (QoS) of various applications.

In this paper, we propose an enhancement scheme to reduce the delay induced in the association process of Wi-Fi Direct. We design a so-called “client-aided search” of GOs where the mobile clients can share the information of GOs that they have associated with in the past. To accurately account for the location of GOs, some location-based searching is also used. Thus, with the proposed scheme, channel and location information of multiple group owners can be shared by the client devices, which can successfully reduce the delay in the forthcoming association process. We verify the performance of the proposed scheme via the NS-3 simulator [4], and show that the overall association time can be reduced enough to provide faster services.

II. BACKGROUND
Wi-Fi Direct is an industrial specification for the usage of IEEE 802.11 WLAN standard for various P2P/D2D communication services and applications [5]. Using the Wi-Fi Direct technology to construct a WLAN-based D2D system can become a great sidekick to existing broadband communications for providing various future mobile services. The main functions of Wi-Fi Direct consist of device and service discovery, group formation, and power management, and P2P data delivery. Here, we only discuss the characteristics











978-1-4799-3792-9/14/$31.00 ©2014 IEEE 313




















Figure 1. Device Discovery Process in Wi-Fi Direct[2]

and problems of the device discovery and the group formation procedures, which are most relevant to the scope of our work.

A. The Association Process in Wi-Fi Direct
The Wi-Fi Direct device discovery process is used to search for and locate the devices that are intending to participate in a specific service. The device that turns on the Wi-Fi Direct mode initiates scan, listen, and search phases to find other WLAN-based D2D-enabled devices in the currently used frequency. The specification is based on the 2.4-GHz frequency used in 802.11b/g/n, but it can also be extended in the future to 5.0 GHz, which is used in 802.11a/n/ac, and the TV white spaces used in 802.11af.

In the scanning process, the device periodically switches its channel and transmits a probe request message in each channel. If the channel of another WLAN-based D2D device is timely matched with the scanning device at a specific moment, the probe request can be received by another device, which can respond with a probe response. After scanning, the device enters the listen-search phase, in which the default channel is listened to and the mainly used channels of the frequency (e.g. social channels of 2.4 GHz) are searched for. The example in Fig. 1 shows how two devices with Wi-Fi Direct capabilities progress through their device discovery process to discover each other. The time spent in each channel during the scan, listen, and search phases can vary, making the discovery process between two devices completely blind and random.

Once the devices share the probe messages, the association process is initiated to establish P2P connection and select a Group Owner (GO). This is done by the devices sharing association messages in the channel that they used to share the probe messages. The role of GO is given to a single device, which becomes responsible for transmission of periodical beacon messages for maintaining connection with group clients.

In contrast to traditional ad hoc networks, devices in Wi-Fi Direct create a virtual topology called a group. In a group, multiple devices associate and elect a Group Owner (GO), which acts as a Soft AP, while other devices become clients. To elect a GO, each node is given an intent value ranging from
0 to 15. This intent value is compared between the devices, and the device with the highest intent value becomes the GO. After the formation, data transmission can be initiated through the

channel that is selected at the device discovery. In the wireless docking environment, this group formation process can be effectively used to create 1:N docks between the GO and client devices to provide various services and applications.

B. Problems of the Wi-Fi Direct Association
The problem of the association process in Wi-Fi Direct is that the scan, listen, and search processes may consume considerable amount of time. Two devices attempting a peer discovery can share probe messages only if a search phase and a listen phase is met on the same channel. However, these phases are randomized; as each listen phase of a device can vary from a random multiplier of 100 time units. Therefore, two devices could attempt multiple discoveries before actually synchronizing their channels, which could consume time in scales of seconds. In the wireless docking environments where a client may frequently change its association with multiple GOs in the network, this may cause considerable problems in service provisioning due to the association delay.

Much of the related work in enhancing the performance of the Wi-Fi Direct has been focused on power management [6][7]. On the other hand, there is currently little work on solving the problem of reducing the association time of Wi-Fi Direct devices. Therefore, novel schemes must be proposed to solve the association and group formation problem in Wi-Fi Direct, especially in wireless docking environments.

III. THE PROPOSED SCHEME
The main objective of the proposed scheme is to reduce the overall time consumed from the association process between host and multiple devices in the distributed wireless dock. The whole association process can be divided into three steps: 1) Modified GO association, 2) GO information sharing, and 3) Fast association.

A. Modified Group Owner(GO) Association
When a client needs to associate with a GO without any information about it, the client must initiate a new discovery and association process.

Kết quả (Việt) 1:

Nhanh dựa trên vị trí Hiệp hội của Wi-Fi trực tiếp cho
dịch vụ ụ tàu tìm không dây phân phối



Top Han
sở thông tin và kỹ thuật máy tính
Ajou đại học Suwon, Nam Hàn Quốc [e-mail]

Keun-Woo Lim, đại học trẻ-Bae Ko vùng của máy tính kỹ thuật sau đại học của Ajou
Suwon, Hàn Quốc
[e-mail], [e-mail]




Trừu tượng-giấy này đề xuất một phương pháp mới lạ của Hiệp hội nhanh hơn trong đặc điểm kỹ thuật Wi-Fi trực tiếp để hỗ trợ các dịch vụ không dây cắm trong mạng không dây trong tương lai. Ụ tàu không dây có thể là một trong các dịch vụ nổi bật nhất trong tương lai vì nhiều thời gian thực các ứng dụng đa phương tiện trực tuyến sẽ được dựa trên dịch vụ này. Ngay cả khi trực tiếp Wi-Fi chỉ định một kiến trúc gọn gàng để hỗ trợ những môi trường, sự chậm trễ từ trình Hiệp hội có thể bị xấu đi hiệu suất mạng. Để giải quyết vấn đề này, chúng tôi đề xuất một phương pháp nhanh hơn của Hiệp hội Wi-Fi trực tiếp bằng cách cho phép các khách hàng điện thoại di động để chia sẻ thông tin của nhóm chủ sở hữu (GO) với nhau. Vị trí và kênh thông tin cũng được sử dụng để xác định vị trí và nhanh chóng kết hợp với GOs. Hiệu suất của các chương trình được đề xuất được đánh giá bằng cách sử dụng trình mô phỏng đấu NS-3, Đang hiển thị sự chậm trễ Hiệp hội có thể được giảm như nhiều càng tốt 75%.

Keywords:Wi-Fi trực tiếp, không dây ụ tàu Dịch vụ, vị trí - dựa Hiệp hội

giới thiệu I.
Khái niệm về mạng trong tương lai chẳng hạn như Internet của những điều cần (IoT) bây giờ trông vào thế giới với mọi thiết bị điện tử được trang bị với mô-đun giao tiếp không dây, được kết nối với nhau cho tự động hóa không cần giám sát và dịch vụ. Sau phong trào này, Hệ thống chẳng hạn như phân phối wireless lắp ghép [1] trở thành một trong các dịch vụ triển vọng cho việc thiết lập và duy trì các kết nối giữa các thiết bị tiêu dùng. Phân phối không dây lắp ghép một
1:N kết nối giữa một máy chủ và nhiều thiết bị tương tác với nhau trong một peer-to-peer (P2P) giao tiếp trực tiếp xuyên. Via ụ tàu không dây phân phối, Dịch vụ khác nhau có thể được thực hiện với các điều khiển đơn giản của thiết bị điện tử bằng cách sử dụng điện thoại thông minh.

nhiều công nghệ đã được đề xuất cho các tiêu chuẩn trong giao tiếp điện thoại để điện thoại (D2D). Của tất cả, Wi-Fi trực tiếp [2] đã đạt được sự quan tâm nhất như là một phương tiện giao tiếp trực tiếp giữa các thiết bị tiêu dùng địa phương gần nhau để hỗ trợ tự phát dịch vụ cung cấp cho người dùng. Wi-Fi trực tiếp thiết lập một kết nối WLAN [3] dựa giữa nhà cung cấp dịch vụ và người sử dụng với tốc độ dữ liệu bây giờ vượt quá nhiều hơn 1Gbps.

sử dụng trực tiếp Wi-Fi, Dịch vụ khác nhau cắm cho các không dây trong tương lai có thể được thực hiện. Ví dụ: Hãy tưởng tượng một kịch bản với các vận động quần chúng trong nhóm người, chẳng hạn như điện thoại di động triển lãm, trường hoạt động, và các bài tập quân sự và chiến thuật

thao tác. Trong những tình huống, nhiều thiết bị lãnh đạo (như điểm truy cập điện thoại di động) cùng tồn tại với một số thiết bị khách hàng cần phải liên tục kết hợp với nhau hơn. Tùy thuộc vào tính di động, thiết bị khách hàng có thể gắn với thiết bị khác nhau lãnh đạo bởi tái Hiệp hội và các quá trình chuyển giao. Thông qua kết nối này, Dịch vụ khác nhau có thể được cung cấp cho khách hàng mà không thường xuyên mất kết nối. Wi-Fi trực tiếp hỗ trợ kiến trúc mạng lý tưởng cho các dịch vụ này, vì nó cung cấp các phương pháp tức thời nhóm hình thành giữa khách hàng và chủ sở hữu nhóm (GOs) thiết bị.

Tuy nhiên, Wi-Fi trực tiếp có thể cũng đặt ra một số vấn đề trong các môi trường ổ cắm cho không dây có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của mạng. Một trong những vấn đề lớn nhất là trình Hiệp hội để thiết lập một kết nối giữa máy chủ và khách hàng thiết bị. Trong trường hợp của điện thoại di động không dây cắm cho môi trường đã giải thích ở trên, quá trình Hiệp hội cần phải được cố gắng cho mỗi thiết bị lãnh đạo mới hoặc đi một thiết bị khách hàng đáp ứng. Tất cả sự chậm trễ và kiểm soát gói trao đổi trên không gây ra từ quá trình này có thể ảnh hưởng đến chất lượng-của-dịch vụ (QoS) của các ứng dụng.

trong bài báo này, chúng tôi đề xuất một chương trình nâng cao để làm giảm sự chậm trễ gây ra trong quá trình Hiệp hội của Wi-Fi trực tiếp. Chúng tôi thiết kế một cái gọi là "hỗ trợ khách hàng tìm kiếm" của GOs nơi khách hàng điện thoại di động có thể chia sẻ thông tin của GOs mà họ đã liên kết với trong quá khứ. Để chính xác tài khoản cho vị trí của GOs, một số địa điểm dựa trên tìm kiếm cũng được sử dụng. Vì vậy, với các đề án được đề nghị, thông tin kênh và địa điểm của nhiều nhóm chủ sở hữu có thể được chia sẻ bởi các thiết bị khách hàng, mà thành công có thể làm giảm sự chậm trễ trong quá trình sắp tới Hiệp hội. Chúng tôi kiểm tra hiệu suất của chương trình được đề nghị thông qua trình mô phỏng đấu NS-3 [4], và hiển thị thời gian tổng thể của Hiệp hội có thể giảm đủ để cung cấp dịch vụ nhanh hơn.

II. NỀN
Wi-Fi trực tiếp là một đặc tả công nghiệp cho việc sử dụng của IEEE 802.11 WLAN tiêu chuẩn cho các dịch vụ thông tin P2P/D2D và các ứng dụng [5]. Sử dụng công nghệ Wi-Fi trực tiếp để xây dựng một D2D WLAN dựa trên hệ thống có thể trở thành một sidekick tuyệt vời để truyền thông băng thông rộng hiện có để cung cấp dịch vụ điện thoại di động khác nhau trong tương lai. Các chức năng chính của Wi-Fi trực tiếp bao gồm thiết bị và dịch vụ khám phá, hình thành nhóm, và quản lý nguồn điện, và P2P dữ liệu giao hàng. Ở đây, chúng tôi chỉ thảo luận về những đặc điểm



978-1-4799-3792-9/14/$31.00 © 2014 IEEE 313













hình 1. Thiết bị phát hiện quá trình trong Wi-Fi trực tiếp [2]

và các vấn đề phát hiện thiết bị và các thủ tục hình thành nhóm, mà là phù hợp nhất với phạm vi của chúng tôi làm việc.

A. Trình Hiệp hội, Wi-Fi Direct
Quá trình phát hiện thiết bị Wi-Fi trực tiếp được sử dụng để tìm kiếm và xác định vị trí các thiết bị đang có ý định tham gia vào một dịch vụ cụ thể. Thiết bị mà bật chế độ Wi-Fi trực tiếp khởi quét, lắng nghe, và tìm kiếm các giai đoạn để tìm thấy khác dựa trên mạng WLAN D2D kích hoạt thiết bị tần số hiện đang được sử dụng. Đặc điểm kỹ thuật dựa trên tần số 2.4 GHz được sử dụng trong 802.11b/g/n, nhưng nó cũng có thể được mở rộng trong tương lai để 5.0 GHz, được sử dụng trong 802.11a/n/ac, và không gian trắng TV được sử dụng trong 802.11af.

trong quá trình quét, thiết bị theo định kỳ chuyển mạch kênh của mình và truyền một tin nhắn yêu cầu thăm dò trong mỗi kênh. Nếu các kênh của một thiết bị khác dựa trên mạng WLAN D2D là kịp thời kết hợp với thiết bị quét tại một thời điểm cụ thể, yêu cầu thăm dò có thể nhận được bởi một thiết bị, mà có thể trả lời với một phản ứng thăm dò. Sau khi quét, thiết bị vào giai đoạn nghe-tìm kiếm, trong đó các kênh mặc định nghe và kênh tần số (ví dụ như xã hội các kênh 2.4 GHz), được sử dụng chủ yếu được tìm kiếm. Ví dụ trong hình. 1 cho thấy làm thế nào hai thiết bị với Wi-Fi Direct khả năng tiến bộ thông qua quá trình khám phá điện thoại của họ để khám phá lẫn nhau. Thời gian dành tại mỗi kênh trong quá trình quét, lắng nghe, và giai đoạn tìm kiếm có thể khác nhau, làm cho quá trình phát hiện giữa hai thiết bị hoàn toàn mù và ngẫu nhiên.

sau khi các thiết bị chia sẻ thư thăm dò, trình Hiệp hội được khởi xướng để thiết lập kết nối P2P và chọn một nhóm chủ sở hữu (đi). Điều này được thực hiện bởi các thiết bị chia sẻ Hiệp hội thư trong kênh mà họ sử dụng để chia sẻ thư thăm dò. Vai trò của GO được trao cho một thiết bị duy nhất, trở thành trách nhiệm chuyển định kỳ beacon thư để duy trì kết nối với các nhóm khách hàng.

Ngược lại với truyền thống quảng cáo hoc mạng, thiết bị trong Wi-Fi trực tiếp tạo ra một cấu trúc liên kết ảo được gọi là một nhóm. Trong một nhóm, nhiều thiết bị liên kết và chọn một nhóm chủ sở hữu (GO), có vai trò như một AP mềm, trong khi các thiết bị khác trở thành khách hàng. Để chọn một đi, mỗi nút được một giá trị ý định khác nhau, từ
0-15. Giá trị ý định này được so sánh giữa các thiết bị, và thiết bị với giá trị cao nhất ý định sẽ trở thành đường đi. Sau sự hình thành, truyền dữ liệu có thể được thực hiện thông qua các

kênh được chọn lúc phát hiện thiết bị. Trong môi trường ổ cắm cho không dây, quá trình hình thành nhóm này có thể được hiệu quả sử dụng để tạo ra 1:N bến cảng giữa đi và khách hàng thiết bị để cung cấp các dịch vụ và ứng dụng.

B. Các vấn đề của Hiệp hội trực tiếp Wi-Fi
vấn đề của quá trình Hiệp hội trong Wi-Fi trực tiếp là quét, lắng nghe, và quá trình tìm kiếm có thể tiêu thụ các số lượng đáng kể thời gian. Hai thiết bị cố gắng khám phá ngang hàng có thể chia sẻ thông điệp thăm dò chỉ khi một giai đoạn tìm kiếm và một giai đoạn nghe được đáp ứng trên kênh cùng một. Tuy nhiên, những giai đoạn được chọn ngẫu nhiên; như nghe mỗi giai đoạn của một thiết bị có thể khác nhau từ một hệ số ngẫu nhiên của 100 đơn vị thời gian. Vì vậy, hai thiết bị có thể cố gắng khám phá nhiều trước khi thực sự đồng bộ hóa kênh của họ, mà có thể tiêu thụ thời gian trong quy mô giây. Trong môi trường không dây, ổ cắm cho, nơi mà một khách hàng có thể thường xuyên thay đổi của nó liên quan nhiều GOs trong mạng, Điều này có thể gây ra nhiều vấn đề trong dịch vụ cung cấp do sự chậm trễ Hiệp hội.

nhiều công việc có liên quan trong việc tăng cường hiệu suất của Wi-Fi Direct đã được tập trung vào quản lý nguồn điện [6] [7]. Mặt khác, hiện nay là các công việc rất ít về giải quyết vấn đề của việc giảm thời gian Hiệp hội thiết bị Wi-Fi trực tiếp. Do đó, chương trình tiểu thuyết phải được đề xuất để giải quyết các Hiệp hội và các nhóm hình thành vấn đề trong Wi-Fi trực tiếp, đặc biệt là trong wireless ổ cắm cho môi trường.

III. Các đề án đề xuất
mục tiêu chính của chương trình được đề xuất là để giảm thời gian tổng thể tiêu thụ từ trình Hiệp hội giữa máy chủ và nhiều thiết bị trong vành móng ngựa không dây phân phối. Quá trình toàn bộ Hiệp hội có thể được chia thành ba bước sau: 1) lần đi Hiệp hội, 2) đi thông tin chia sẻ, và Hiệp hội 3) nhanh.

A. lần nhóm Owner(GO) Hiệp hội
khi một khách hàng cần phải liên kết với một đi mà không có bất kỳ thông tin về nó, các khách hàng phải bắt đầu một quá trình khám phá và Hiệp hội mới.

Kết quả (Việt) 2:

Nhanh chóng dựa trên vị trí của Hiệp hội Wi-Fi Direct cho
phân phối Docking dịch vụ không dây Jina Han Sở Thông tin và Kỹ thuật Máy tính Ajou Đại học Suwon, Hàn Quốc [e-mail] Keun-Woo Lim, Young-Bae Ko cục Kỹ thuật Máy tính đại Trường Đại học Ajou Suwon, Hàn Quốc [e-mail], [e-mail] Tóm tắt-giấy này đề xuất một phương pháp mới của hiệp hội nhanh hơn trong các đặc điểm kỹ thuật Wi-Fi Direct để hỗ trợ các dịch vụ nối không dây khác nhau trong mạng không dây trong tương lai. Nối không dây có thể là một trong những dịch vụ nổi bật nhất trong tương lai bởi vì các ứng dụng thời gian thực đa phương tiện trực tuyến khác nhau sẽ dựa trên dịch vụ này. Mặc dù Wi-Fi Direct xác định một kiến trúc gọn gàng để hỗ trợ các môi trường, sự chậm trễ trong quá trình liên kết có thể xấu đi nghiêm trọng hiệu suất mạng. Để giải quyết vấn đề này, chúng tôi đề xuất một phương pháp nhanh hơn của hiệp hội Wi-Fi Direct bằng cách cho phép khách hàng di động để chia sẻ thông tin của Tập đoàn chủ sở hữu của họ (GO) với nhau. Vị trí và kênh thông tin cũng được sử dụng để xác định vị trí và nhanh chóng kết hợp với GO. Việc thực hiện các đề án đề xuất được đánh giá bằng cách sử dụng NS-3 mô phỏng, cho thấy sự chậm trễ liên kết có thể được giảm nhiều như 75%. Từ khóa: Wi-Fi Direct, Docking dịch vụ không dây, dựa trên vị trí Hiệp hội I. GIỚI THIỆU Khái niệm về tương lai mạng như Internet of Things (IoT) bây giờ nhìn vào thế giới với tất cả các thiết bị điện tử được trang bị mô-đun truyền thông không dây, được kết nối với nhau để tự động hóa và các dịch vụ không cần giám sát. Sau phong trào này, các hệ thống như phân phối nối không dây [1] đang trở thành một trong những dịch vụ triển vọng nhất cho việc thiết lập và duy trì kết nối giữa các thiết bị tiêu dùng khác nhau. Phân phối nối không dây là một 1: kết nối N giữa một máy chủ và nhiều thiết bị tương tác với nhau trong một (P2P) cơ sở thông tin liên lạc trực tiếp peer-to-peer. Thông qua phân phối nối không dây, dịch vụ khác nhau có thể được thực hiện với điều khiển đơn giản của các thiết bị điện tử sử dụng điện thoại thông minh. Một số công nghệ đã được đề xuất cho tiêu chuẩn hóa trong (D2D) thông tin liên lạc thiết bị đến thiết bị. Của tất cả chúng, Wi-Fi Direct [2] đã đạt được sự quan tâm nhất như một phương tiện giao tiếp trực tiếp giữa các thiết bị tiêu dùng ở gần địa phương của nhau để hỗ trợ cung cấp dịch vụ tự phát cho người dùng. Wi-Fi Direct lập một kết nối WLAN [3] dựa giữa các nhà cung cấp dịch vụ và người sử dụng với tốc độ dữ liệu bây giờ quá hơn 1Gbps. Sử dụng Wi-Fi Direct, dịch vụ nối không dây khác nhau trong tương lai có thể được thực hiện. Ví dụ, hãy tưởng tượng một kịch bản với tính di động quần chúng trong các nhóm người, chẳng hạn như triển lãm điện thoại di động, hoạt động của trường, và các bài tập quân sự và chiến thuật cơ động. Trong viễn cảnh này, nhiều thiết bị lãnh đạo (như các điểm truy cập điện thoại di động) cùng tồn tại với một số lượng nhiều hơn các thiết bị khách hàng cần phải được liên tục kết hợp với nhau. Tùy thuộc vào tính di động, thiết bị khách hàng có thể gắn với các thiết bị khác nhau lãnh đạo bởi các quá trình tái kết hợp và bàn giao. Thông qua kết nối này, các dịch vụ khác nhau có thể được cung cho khách hàng mà không cần thường xuyên mất kết nối. Wi-Fi Direct hỗ trợ các kiến trúc mạng lý tưởng cho các dịch vụ này, vì nó cung cấp các phương pháp hình thành nhóm tức thời giữa Tập đoàn chủ sở hữu (GO) và các thiết bị của khách hàng. Tuy nhiên, Wi-Fi Direct cũng có thể gây ra một số vấn đề trong môi trường nối không dây, có thể tiêu cực ảnh hưởng đến hiệu suất của mạng. Một trong những vấn đề lớn nhất là quá trình liên kết để thiết lập một kết nối giữa máy chủ và các thiết bị của khách hàng. Trong trường hợp điện thoại di động môi trường nối không dây giải thích ở trên, quá trình liên kết cần phải được cố gắng cho mọi thiết bị nhà lãnh đạo mới hoặc GO mà một thiết bị khách hàng đáp ứng. Tổng số sự chậm trễ và quản lý ngoại gói trên gây ra từ quá trình này có thể ảnh hưởng tiêu cực đến chất lượng-of-dịch vụ (QoS) của các ứng dụng khác nhau. Trong bài báo này, chúng tôi đề xuất một chương trình nâng cao để giảm sự chậm trễ gây ra trong quá trình kết hợp của Wi-Fi trực tiếp. Chúng tôi thiết kế một cái gọi là "tìm kiếm khách hàng hỗ trợ" của GO hợp khách hàng điện thoại di động có thể chia sẻ thông tin của GO rằng họ đã liên kết với trong quá khứ. Để giải thích chính xác cho vị trí của GO, một số tìm kiếm dựa trên địa điểm cũng được sử dụng. Như vậy, với các chương trình, kênh thông tin và vị trí đề xuất của nhiều chủ sở hữu nhóm có thể được chia sẻ bởi các thiết bị của khách hàng, có thể làm giảm thành công sự chậm trễ trong quá trình liên kết sắp tới. Chúng tôi xác minh việc thực hiện các đề án đề xuất thông qua NS-3 mô phỏng [4], và cho thấy rằng thời gian kết hợp tổng thể có thể được giảm đủ để cung cấp dịch vụ nhanh hơn. II. BỐI CẢNH Wi-Fi Direct là một đặc điểm kỹ thuật công nghiệp cho việc sử dụng tiêu chuẩn IEEE 802.11 WLAN cho dịch vụ truyền thông P2P/D2D và ứng dụng khác nhau [5]. Sử dụng công nghệ Wi-Fi Direct để xây dựng một hệ thống D2D WLAN dựa trên có thể trở thành một người cộng tuyệt vời để truyền thông băng thông rộng hiện có để cung cấp dịch vụ di động khác nhau trong tương lai. Các chức năng chính của Wi-Fi Direct bao gồm thiết bị và phát hiện dịch vụ, thành lập nhóm, và quản lý điện năng, và P2P giao dữ liệu. Ở đây, chúng tôi chỉ thảo luận về những đặc điểm 978-1-4799-3792-9/14 / $ 31,00 © 2014 IEEE 313 Hình 1 thiết bị. Discovery trình trong Wi-Fi Direct [2] và các vấn đề của phát hiện thiết bị và thủ tục thành lập nhóm, đó là phù hợp nhất với phạm vi công việc của chúng tôi. A. Hiệp hội Chế biến trong Wi-Fi Direct Wi-Fi thiết bị trực tiếp quá trình phát hiện được sử dụng để tìm kiếm và xác định vị trí các thiết bị đang có ý định tham gia vào một dịch vụ cụ thể. Các thiết bị mà bật chế độ Wi-Fi Direct khởi quét, lắng nghe, và giai đoạn tìm kiếm để tìm các thiết bị D2D-kích hoạt WLAN dựa trên khác ở tần số hiện đang sử dụng. Các đặc điểm kỹ thuật được dựa trên tần số 2,4 GHz sử dụng trong 802.11b/g/n, nhưng nó cũng có thể được mở rộng trong tương lai đến 5,0 GHz, được sử dụng trong 802.11a/n/ac, và không gian màu trắng được sử dụng trong truyền hình 802.11af. Trong quá trình quét, thỉnh thoảng điện thoại chuyển mạch kênh và phát đi một thông điệp yêu cầu thăm dò trong mỗi kênh. Nếu các kênh của một thiết bị D2D WLAN dựa trên được kịp thời phù hợp với các thiết bị quét tại một thời điểm cụ thể, yêu cầu thăm dò có thể được nhận bởi một thiết bị khác, có thể đáp ứng với một phản ứng thăm dò. Sau khi quét, các thiết bị bước vào giai đoạn nghe-tìm kiếm, trong đó kênh mặc định được lắng nghe và các kênh sử dụng chủ yếu của tần số (ví dụ như các kênh truyền hình xã hội của 2,4 GHz) được tìm kiếm. Ví dụ trong hình. 1 cho thấy hai thiết bị có Wi-Fi trực tiếp khả năng tiến bộ thông qua quá trình khám phá thiết bị của họ để tìm hiểu lẫn nhau. Thời gian dành cho mỗi kênh trong quá trình quét, lắng nghe, và giai đoạn tìm kiếm có thể khác nhau, làm cho quá trình phát hiện giữa hai thiết bị mù hoàn toàn và ngẫu nhiên. Một khi các thiết bị chia sẻ các tin nhắn thăm dò, quá trình liên kết được thực hiện để thiết lập kết nối P2P và chọn một nhóm chủ sở hữu (GO). Này được thực hiện bởi các thiết bị chia sẻ thông điệp liên kết trong các kênh mà họ sử dụng để chia sẻ thông điệp thăm dò. Vai trò của GO được trao cho một thiết bị duy nhất, mà sẽ trở thành trách nhiệm truyền tải thông điệp ngọn hải đăng định kỳ để duy trì kết nối với các khách hàng nhóm. Ngược lại với các mạng truyền thống đặc biệt, các thiết bị Wi-Fi Direct tạo ra một cấu trúc liên kết ảo được gọi là một nhóm. Trong một nhóm, nhiều thiết bị liên kết và bầu ra một Chủ sở hữu nhóm (GO), hoạt động như một AP mềm, trong khi các thiết bị khác trở thành khách hàng. Để bầu một GO, mỗi nút được đưa ra một giá trị đích khác nhau, từ 0 đến 15. giá trị ý định này được so sánh giữa các thiết bị, và các thiết bị với giá trị đích cao nhất trở thành GO. Sau khi hình thành, truyền dữ liệu có thể được khởi động thông qua kênh được lựa chọn tại phát hiện thiết bị. Trong môi trường nối không dây, quá trình hình thành nhóm này có thể được sử dụng hiệu quả để tạo ra 1:. N bến cảng giữa các thiết bị GO và khách hàng để cung cấp dịch vụ khác nhau và các ứng dụng B. Vấn đề của Hiệp hội Wi-Fi Direct Vấn đề của quá trình liên kết trong Wi-Fi Direct là quét, lắng nghe, và quá trình tìm kiếm có thể tiêu thụ số lượng đáng kể thời gian. Hai thiết bị thử một phát hiện peer có thể chia sẻ tin nhắn thăm dò chỉ khi một giai đoạn tìm kiếm và một giai đoạn nghe được đáp ứng trên cùng một kênh. Tuy nhiên, những giai đoạn được chọn ngẫu nhiên; như từng nghe giai đoạn của một thiết bị có thể khác nhau từ một số nhân ngẫu nhiên của 100 đơn vị thời gian. Do đó, hai thiết bị có thể cố gắng nhiều khám phá trước khi thực sự đồng bộ hóa các kênh của họ, có thể tiêu tốn thời gian trong quy mô của giây. Trong môi trường nối không dây, nơi một khách hàng thường xuyên có thể thay đổi liên kết của nó với nhiều GO trong mạng, điều này có thể gây ra vấn đề đáng kể trong dịch vụ cung do sự chậm trễ liên kết. Phần lớn các công việc liên quan trong việc nâng cao hiệu quả hoạt động của Wi-Fi Direct có được tập trung vào quản lý điện năng [6] [7]. Mặt khác, hiện nay rất ít công việc giải quyết những vấn đề của việc giảm thời gian kết hợp của các thiết bị Wi-Fi Direct. Vì vậy, đề án mới phải được đề xuất để giải quyết các hiệp hội và thành lập nhóm vấn đề trong Wi-Fi Direct, đặc biệt là trong môi trường nối không dây. III. ĐỀ ÁN ĐỀ XUẤT Mục tiêu chính của đề án đề xuất là giảm thời gian tổng thể tiêu thụ từ quá trình liên kết giữa máy chủ và nhiều thiết bị trong dock không dây phân phối. Toàn bộ quá trình liên kết có thể được chia thành ba bước: 1.) Hiệp hội thay đổi GO, 2) GO chia sẻ thông tin, và 3) liên kết nhanh A. Sửa đổi Nhóm chủ sở hữu (GO) Hiệp hội Khi một khách hàng cần liên kết với một GO mà không có bất kỳ thông tin về nó, khách hàng phải bắt đầu một quá trình phát hiện và hiệp hội mới.