Wi-Fi 时延与掉包的关键因素全解析

在无线网络性能优化中，时延（Latency）与掉包（Packet Loss）是最核心的两个指标。本文将从 物理层、MAC层、系统栈、业务形态与环境 等多个维度，对 Wi-Fi 时延与掉包的关键因素进行全面梳理，并结合工程实践给出优化思路。

一、先把概念拆清楚

端到端时延 ≈ 排队时延（Queueing） + 争用/退避（Backoff） + 传输时延（Tx airtime） + 重传时延（Retrans） + 处理时延（Driver/FW/CPU） + 传播/切换时延（Propagation/Roaming）。
掉包分三大类：
1. PHY错误（SNR差、干扰、解调失败 → FCS错误丢弃）；
2. MAC层丢包（碰撞/重传耗尽、Block Ack窗管理失败、PS/休眠导致超时）；
3. 系统丢包（驱动/固件/内核/网卡环形队列/路由器或应用侧缓冲溢出）。

SNR/链路预算：SNR低会触发降MCS、增加编码冗余和重传，直接放大空口时延与尾延迟（P99/P999）。
干扰类型：同信道（CCI）、邻信道（ACI）、窄带/脉冲式干扰（如微波炉、BLE、雷达等）会造成CCA长期忙碌或突发错误→ 争用/退避变长、重传增多。
信道与带宽：
- 2.4 GHz更拥挤，底噪高，退避时延更大；
- 5/6 GHz更“干净”，且6 GHz无legacy STA，低时延更易实现；
- 过宽带宽（80/160 MHz）在嘈杂环境下可能提升误码/重传，反而拉长时延（“高MCS不稳定”比“稳态中等MCS”更慢）。
MCS/编码率/短GI：更高MCS与短GI能缩短空口占用，但前提是SNR与干扰允许，否则会掉进“高MCS频繁重传”的坑。
多路径/衰落与天线问题（驻波比、手握衰减、近场遮挡）→ 波动性时延与抖动。
DFS/雷达事件：触发CAC/切信道，短则多百毫秒，长则秒级中断/抖动。

CSMA/CA争用/退避：AIFS、CWmin/max、TXOP 等 EDCA参数直接决定平均退避时延与“谁先发”。CW过大→低优先级流量延迟显著；TXOP过大→同BSS内其它STA被“饿死”，业务端到端尾延迟上升。
聚合策略（A-MPDU/A-MSDU）：
- 大聚合提高吞吐/空口效率，但增加排队等待与重传代价（聚合包任何子帧错都可能触发重传/选择性重传）；
- 低时延业务（语音/交互）应限制聚合深度或分配到VO/VI AC。
RTS/CTS 与 NAV：可缓解隐藏节点碰撞，但会引入额外控制帧开销，低负载下可能增时延。
OFDMA/MU-MIMO 调度（11ax/11be）：
- UL OFDMA触发周期、RU分配粒度、BSR（Buffer Status Report）反馈节奏都会形成调度等待时延；
- MU-EDCA参数和AP调度器实现质量差异，直接体现为抖动。
省电机制：Legacy PS、U-APSD、TWT会让AP或STA在DTIM/唤醒周期之间堆积下行帧，平均时延与抖动上升（对实时流不友好）。
重传与速率控制：多速率重试（MRR/Minstrel等）若阈值设置不当，会在高MCS失败后多次回退与试探，拉长尾延迟。

Bufferbloat：过大的队列（AP/家庭网关/WLAN驱动/内核qdisc/应用发送缓冲）→ 平均时延与P99暴涨。
解决：上游/出口链路启用 FQ-CoDel/CAKE、限制队列长度，正确整形速率。
总线与中断：USB2.0（特别靠近2.4 GHz带来自干扰）、SDIO、PCIe MSI/MSI-X中断合并、NAPI预算、CPU亲和性等都会影响驱动取包/送包的及时性。
GRO/LRO/TSO 与小包业务：过度合并对**“小包/交互类”**可能增加等待；对大流有利。需按业务类型权衡。
TCP行为：拥塞控制、RACK/SACK、延迟ACK、RTO/RACK超时、应用侧Nagle等对RTT/抖动非常敏感；
UDP实时流侧重抖动与丢包，应用的jitter buffer大小会反过来影响感知时延。

主动/被动扫描、认证/关联、4-Way Handshake、DHCP/ARP恢复、IPv6邻居发现等都会造成hundreds ms 级时延与短暂丢包；
802.11r/k/v、PMK缓存、OKC可显著降低漫游中断。

链路与空口

iw dev wlan0 link，AP侧 iw dev wlanX station dump：看RSSI、尝试MCS/速率、失衡的重试/丢帧计数、tx retries、rx invalid nwid/fcs。
频谱/空口利用：用AP或专业分析仪查看CCA忙时、OBSS占比、退避/碰撞率；家用路由可用厂商诊断页或OpenWrt iw/wl工具。
抓包（AP或监听口）：看Block Ack重传、RTS/CTS比率、OFDMA触发帧节奏、EDCA队列映射、DTIM/Beacon间隔与组播速率。
雷达/DFS日志：确认是否有CAC/CSA事件导致中断。

系统与队列

主机侧：tc qdisc show（检查是否FQ-CoDel/CAKE）、ss -i/netstat 看拥塞与队列；top/irqbalance、/proc/interrupts 看中断负载；驱动debugfs看环形队列深度/丢环。
端到端测量：ping拿RTT分布，iperf3 -u测时延/丢包与带宽关系；关注P95/P99而不是均值。
分离变量：同位置有线对照→隔离上游瓶颈；同AP近远点对照→区分SNR与干扰问题。