主動式網路報修系統查看論文重點整理

  1. 掃描

    掃太久、一直重掃

    > 15 秒的連線中,超過一半的連線掃描占總耗時 47%,是最大元兇

    1701、SIGCOMM'07

  2. 關聯/驗證

    密碼錯、憑證過期、AP 不回

    失聯的電腦可以透過旁邊的電腦求救(Client Conduit)

    MobiCom'04、1701

  3. DHCP

    拿不到 IP、等很久、IP 被浪費

    尖峰時段 25% IP 被未驗證裝置占走

    2020TON、1701、SIGCOMM'07

  4. 連上但慢

    頻道擁擠、干擾、AP 佇列

    頻道使用率最關鍵,RSSI 反而不太有用

    WiFiSeer、SIGCOMM'07、MobiCom'04

跨階段

  • 整個 WLAN 的控制

    控制器有全域視野,可以導引使用者換 AP

    SDWLAN 綜述

  • 模型訓練(支援技術)

    跟報修只有間接關係

    Async-HFL

  • 排障 Agent

    用 Cisco SOP 約束 Agent,RCA 高 37 個百分點

    SADE

連線旅程

使用者按下連線之後依序經過的五站。往下捲動一站一站看:會壞在哪、為什麼會卡、報修時怎麼看,以及哪幾篇論文量過。

  1. 使用者按下連線
  2. 連上網路
  1. Scan

    掃描

    會壞在掃太久、一直掉回 Disconnected 重掃

    47%

    > 15 秒的連線中,超過一半的連線掃描占總耗時的比例

    為什麼會卡

    慢連線的根因是封包遺失:RSSI 起伏、干擾、AP/手機處理太慢導致逾時,逾時就掉回 Disconnected 從頭再掃。

    報修時怎麼看

    「連不上」類報修先看卡在哪個子階段;最能預測耗時的是手機型號、AP 型號,其次才是 RSSI。

    • 失敗的掃描至少要 7 秒(SIGCOMM'07)
    • 耗時 > 15 秒的連線,超過一半掃描占 47%,比 DHCP 更久
    • 只挑最強訊號的 AP:失敗率 33%、第 80 百分位耗時 > 30 秒
    • 隨機森林先分 FAST/SLOW 再挑最強:失敗率 3.6%、3 秒

    1701SIGCOMM'07

  2. Association · Auth

    關聯/驗證

    會壞在密碼錯、憑證過期、AP 不回應

    < 10 ms

    正常的關聯(含驗證)通常只要這麼久(SIGCOMM'07)

    為什麼會卡

    驗證失敗或人在 AP 範圍外時,裝置根本沒有網路,連診斷資料都送不出去。

    報修時怎麼看

    失聯的電腦暫時變成 AP 廣播 SOS_HELP,旁邊已連線的電腦回 SOS_ACK,再幫它把診斷資料轉給後端(Client Conduit)。

    • WPA2 的 4-way handshake 密碼錯就卡在這
    • Client Conduit 數秒內就能回報,甚至能更新過期憑證
    • 用已連線裝置當錨點量 RSSI,定位 RF 死角:中位誤差 9.7 m、最多 12 m
    • 解決「連不上網時資料送不出去」,可以看成一鍵診斷的前身

    MobiCom'041701SIGCOMM'07

  3. DISCOVER → OFFER → REQUEST → ACK

    DHCP

    會壞在拿不到 IP、等很久、IP 被浪費

    25%

    尖峰時段被未驗證裝置占走的 IP

    為什麼會卡

    自動連上 SSID 但沒登入的裝置也拿走 IP;租約期間平均 67% 沒有流量,各位址池使用率又差很多。

    報修時怎麼看

    「餐廳訊號很強卻連不上」可能是位址池用完(論文列為可能原因之一),不一定是 Wi-Fi 訊號問題。

    • DHCP 從 10 ms 到 5 秒;當天超過 10% 要 1 分鐘以上(SIGCOMM'07)
    • NACK 有 65% 是換到別的位址池還要舊 IP、18% 是續租已過期的租約
    • iOS 的 REQUEST 比 Android 多 40%(螢幕關就休眠 Wi-Fi)
    • 未驗證給短租約、已驗證依地點/OS 給租約:已分配 IP −24%

    2020TON1701SIGCOMM'07

  4. ARP to self · DNS

    ARP/DNS

    會壞在檢查 IP 衝突要等逾時、名稱解析失敗

    > 1 s

    一半以上的 ARP to self 要這麼久

    為什麼會卡

    ARP to self 是確認沒有別人在用這個 IP,「沒人回」才算通過,所以一定要等到逾時。

    報修時怎麼看

    名稱解析失敗時改用 IP 直接 ping,分得出是 DNS 壞了還是 L3 不通(SADE 的初步掃描)。

    • ARP to self 是在等「沒人回」的逾時
    • 20% 的主機啟動時根本沒查 DNS
    • 開機到第一個 TCP 封包:掃描最久、關聯最快
    • 延遲來源從實體層一路到傳輸層都有,要跨層一起看(SIGCOMM'07)

    SIGCOMM'07SADE

  5. Connected, but slow

    連上但很慢

    會壞在頻道擁擠、干擾、AP 佇列

    47.5%

    頻道使用率超過這條線才出現 EX slow

    為什麼會卡

    最關鍵的是頻道使用率:同頻道的 AP 和裝置都在搶時間;RSSI 強仍可能慢。

    報修時怎麼看

    先分有線/無線延遲;RTT > 250 ms 或超過平常 2 倍算高延遲。用全域視野判斷「只有你,還是整區都慢」。

    • 中位數 3 ms,但 P99 約 250 ms;75% 裝置一週內遇過 ≥ 1 分鐘的 EX slow
    • 使用率 ≤ 22.5% 但裝置數 > 35.5 仍會慢;SNR < 約 20 dB 也會慢
    • RSSI 和延遲有負相關(Kendall −0.472),但資訊增益只有 0.0008,幾乎無助於預測
    • 5 GHz 延遲比 2.4 GHz 低 35%,但一半以上雙頻裝置仍連 2.4 GHz

    WiFiSeerSIGCOMM'07MobiCom'04SDWLAN

延遲模擬器

第五站「連上但很慢」的放大版。拖動滑桿,照 WiFiSeer 原圖 10 的決策樹走一遍,看延遲落在哪一級、卡在哪個門檻。試試「滿格卻很慢」。

SNR = RSSI − 雜訊 = 29 dB

EX fast< 5 ms
fast6–10 ms
slow11–20 ms
EX slow> 20 ms

EX fast< 5 ms · 適合線上遊戲

  1. 頻道使用率 30% ≤ 47.5
  2. 頻道使用率 30% > 22.5
  3. 裝置數 5 台 ≤ 12.5
  4. SNR 29 dB > 24.5
  5. 頻道使用率 30% ≤ 34.5
  6. → EX fast(這個葉節點裡 44.08% 是 EX fast)

這條路徑上沒有原圖標出的典型問題(高負載、區域競爭、衰落與雜訊)。

簡化示意:照抄 WiFiSeer 原圖 10 的決策樹(準確率 0.42),傳送使用率固定 5%;不是延遲預測器。

閱讀過的論文重點

Why It Takes So Long to Connect to a WiFi AP

33% → 3.6%

連線失敗率(最強訊號 → 隨機森林挑 FAST)

問題
連 Wi-Fi 很慢或失敗
方法
拆解 4 個子階段+隨機森林選 AP
  • 45% 的連線嘗試失敗,逾時 14.6%、DHCP 失敗 9.4% 最多
  • 最能預測耗時的是手機型號、AP 型號,其次才是 RSSI
  • 慢連線的根因是封包遺失:RSSI 起伏、干擾、處理太慢導致逾時
讀這篇筆記 →
原圖 1:從點 SSID 到拿到 IP 的時間軸
原圖 1:從點 SSID 到拿到 IP 的時間軸

是誰拖慢了 TCP?

SIGCOMM'07 原圖 7:系館裡 TCP 吞吐量受限的根因。最大的一塊不是無線,是使用者電腦自己。

數值從原圖長條目測,誤差約 ±0.5 個百分點。點長條看解釋。

限制 TCP 吞吐量的根因(SIGCOMM'07 圖 7,約值)
根因比例
接收視窗(Recv Window)27.4%
無線掉包(Wrls Loss)22.6%
保護模式(Prot. Mode)20.5%
已是最佳(Ideal)9.3%
其他(Misc)9.3%
佇列:別的使用者(QD Other User)2.8%
校外網路(Internet)2.6%
佇列:自己(QD Same User)2.6%
佇列:背景流量(QD BG)2.1%
指數退避(Exp Backoff)0.8%

SADE:讓 LLM 照 SOP 排障

把 Cisco 排障方法論寫成 Agent 必須遵守的流程:先收證據、再下假設,命中就停。RCA 比基線高 37 個百分點。

  1. STOP命中就停止並提交
  1. Initial Scan

    初步掃描

    all-pairs ping,先看有沒有掉包、逾時、不可達或名稱解析失敗。

    • 有掉包/逾時/不可達 → 直接到階段三
    • 名稱解析失敗 → 改 direct-IP 重 ping,分辨 DNS 或 L3
    • 沒症狀 → 先做階段二
  2. Deep Scan

    深度掃描

    沒有症狀才做,由下而上逐層檢查。

    • A L2/基礎設施:nftables、路由、ARP、重複 MAC
    • B 控制平面:FRR、OSPF/BGP 鄰居、QoS
    • C 主機與 DHCP:ip route get、link-flap
    • D 服務與資源:DNS、HTTP 延遲、CPU、Socket
  3. Symptom → Family

    症狀 → 故障家族

    消歧:把症狀對到一個故障家族。

    • OSPF 鄰居不見了+介面 DOWN → 實體/鏈路層
    • OSPF 鄰居不見了+介面 UP 但鄰居表空 → 路由層
  4. Load Skill

    載入對應 Skill

    只載入那個家族的 Skill,做指紋比對、定位設備。

    • link-fault-skill
    • ospf-fault-skill
    • 命中就停止並提交,不再亂查

問過的問題

一路讀下來問過的問題,整理成重點。內容直接取自筆記,Obsidian 裡新增一列,這裡就多一張。

收斂成三個研究問題

  1. RQ1診斷

    問題在哪?

    裝置/Wi-Fi/服務/校外/正常——要能說「網路沒問題」。

  2. RQ2解釋

    使用者看得懂嗎?

    白話解釋,並讓使用者恰當地信任,不過度相信。

  3. RQ3報修

    接下來誰處理?

    自動開單、合併重複、派工、通知;多人同時按=早期預警,回到 RQ1。

多人同時按下按鈕 = 早期預警訊號 → 回到 RQ1

名詞解釋

77 個名詞,取自筆記的名詞解釋表。滑過或點一下卡片看白話解釋;右上角是藍色的,是筆記裡標成重點的名詞。

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  • Wi-Fi 無線電

    RSSI

    Received Signal Strength Indicator

    RSSI

    收到的訊號強度,單位 dBm,是負數,越接近 0 越強(−50 很好、−85 很差)。手機的「格數」就是它

    出現在 WiFiSeer、1701、MobiCom'04

  • Wi-Fi 無線電

    SNR

    Signal-to-Noise Ratio

    SNR

    訊號比雜訊高出多少 dB,= RSSI − 雜訊功率。越大越好,< 20 dB 開始變慢

    出現在 WiFiSeer

  • Wi-Fi 無線電

    dBm

    decibel-milliwatt

    dBm

    以 1 mW 為基準的功率對數單位;每差 3 dB 功率差一倍

    出現在 全部

  • Wi-Fi 無線電

    頻道使用率

    Channel Utilization

    頻道使用率

    這個頻道有多少比例的時間在忙。WiFiSeer 發現最影響延遲的因素

    出現在 WiFiSeer、SDWLAN

  • Wi-Fi 無線電

    干擾

    Interference

    干擾

    別的 AP、微波爐、無線電話在同頻段發射,造成碰撞或延後發送

    出現在 SIGCOMM'07

  • Wi-Fi 無線電

    相鄰頻道干擾

    Adjacent Channel Interference

    相鄰頻道干擾

    2.4 GHz 頻道寬 22 MHz 會重疊,1/6/11 也不一定完全不干擾

    出現在 SIGCOMM'07

  • Wi-Fi 無線電

    2.4 GHz/5 GHz

    2.4 GHz/5 GHz

    2.4 穿牆好但擁擠;5 GHz 頻道多、延遲低 35%,但衰減快

    出現在 WiFiSeer、1701

  • Wi-Fi 無線電

    802.11a/b/g/n/ac

    802.11a/b/g/n/ac

    Wi-Fi 標準世代;b 最舊最慢

    出現在 SIGCOMM'07

  • Wi-Fi 無線電

    保護模式

    Protection Mode

    保護模式

    只要有一台 802.11b 裝置,AP 就讓 g 裝置先送保護訊框,所有人一起變慢

    出現在 SIGCOMM'07

  • Wi-Fi 無線電

    Capture effect

    Capture effect

    兩個封包碰撞時,接收端通常解得出比較強的那個

    出現在 SIGCOMM'07

  • Wi-Fi 無線電

    PHY rate

    Physical layer rate

    PHY rate

    實體層傳輸速率;訊號差時驅動會降速,反而更占頻道

    出現在 SIGCOMM'07、SDWLAN

  • Wi-Fi 無線電

    RF hole/死角

    Dead spot

    RF hole/死角

    訊號太弱或沒訊號的區域

    出現在 MobiCom'04

  • Wi-Fi 無線電

    省電模式

    PSM, Power Save Mode

    省電模式

    裝置閒置時關閉無線電,AP 幫它暫存封包;會讓普通 ping 量到偏高的延遲

    出現在 WiFiSeer、SIGCOMM'07

  • Wi-Fi 無線電

    Beacon

    Beacon

    AP 約每 100 ms 廣播一次,宣告自己的 SSID 與能力

    出現在 1701、MobiCom'04

  • Wi-Fi 無線電

    TIM

    Traffic Indication Map

    TIM

    Beacon 裡的欄位,告訴省電裝置「AP 有你的封包」

    出現在 SIGCOMM'07

  • 連線流程與協定

    AP

    Access Point

    AP

    無線基地台

    出現在 全部

  • 連線流程與協定

    SSID

    Service Set Identifier

    SSID

    Wi-Fi 名稱,例如 Tsinghua-5G

    出現在 1701、WiFiSeer

  • 連線流程與協定

    掃描

    Scan(主動/被動)

    掃描

    主動:送 Probe Request 等回應;被動:聽 Beacon

    出現在 1701、SIGCOMM'07

  • 連線流程與協定

    關聯

    Association

    關聯

    跟某台 AP 建立 MAC 層連線

    出現在 1701

  • 連線流程與協定

    漫遊/換手

    Roaming/Handoff

    漫遊/換手

    從一台 AP 換到另一台

    出現在 SDWLAN、2020TON

  • 連線流程與協定

    4-way handshake

    4-way handshake

    WPA2 驗證時的 4 個封包交換,密碼錯就卡在這

    出現在 1701

  • 連線流程與協定

    802.1X

    802.1X

    企業級驗證,每個人用自己的帳號/憑證登入

    出現在 MobiCom'04

  • 連線流程與協定

    RADIUS

    Remote Authentication Dial-In User Service

    RADIUS

    802.1X 後端的帳號驗證伺服器

    出現在 MobiCom'04

  • 連線流程與協定

    DHCP

    Dynamic Host Configuration Protocol

    DHCP

    自動發 IP 的協定,流程 DISCOVER → OFFER → REQUEST → ACK(DORA)

    出現在 2020TON、1701

  • 連線流程與協定

    租約

    Lease

    租約

    DHCP 發的 IP 可以用多久;太長浪費 IP、太短增加伺服器負擔

    出現在 2020TON

  • 連線流程與協定

    RENEW/EXPIRE/RELEASE/NACK

    RENEW/EXPIRE/RELEASE/NACK

    續租/到期回收/主動歸還/伺服器拒絕

    出現在 2020TON

  • 連線流程與協定

    位址池

    Address Pool

    位址池

    一段可分配的 IP 範圍,通常對應一台 AC

    出現在 2020TON

  • 連線流程與協定

    AC

    Access Controller

    AC

    管理一群 AP 的控制器(Cisco 叫 WLC)

    出現在 2020TON、WiFiSeer

  • 連線流程與協定

    ARP

    Address Resolution Protocol

    ARP

    用 IP 問出 MAC 位址;ARP to self 用來檢查 IP 衝突

    出現在 SIGCOMM'07

  • 連線流程與協定

    DNS

    Domain Name System

    DNS

    把網址轉成 IP

    出現在 SIGCOMM'07、SADE

  • 連線流程與協定

    Captive portal

    強制入口網站

    Captive portal

    連上後還要網頁登入;DHCP 拿到 IP 不等於能上網

    出現在 WiFiSeer(TUNet)、2020TON(身分驗證伺服器)

  • 連線流程與協定

    802.11k/v

    802.11k/v

    讓 AP 提供鄰居清單、建議裝置換 AP 的標準

    出現在 WiFiSeer

  • 延遲與效能

    RTT

    Round-Trip Time

    RTT

    封包來回一趟的時間

    出現在 WiFiSeer、MobiCom'04

  • 延遲與效能

    ping2

    ping2

    連 ping 兩次,第一次叫醒裝置、用第二次的 RTT,避開省電模式。只需裝置 IP(從 SNMP 拿),不用裝 App、不分手機型號

    出現在 WiFiSeer、Ping2

  • 延遲與效能

    長尾

    Long tail

    長尾

    大部分很快,但少數非常慢(P99 遠大於中位數)

    出現在 WiFiSeer、1701

  • 延遲與效能

    P90/P99

    第 90/99 百分位

    P90/P99

    90%/99% 的量測都比這個值小

    出現在 WiFiSeer

  • 延遲與效能

    退避

    Backoff

    退避

    送之前隨機等一下;掉包後等待時間指數加倍

    出現在 SIGCOMM'07

  • 延遲與效能

    DCF

    Distributed Coordination Function

    DCF

    802.11 的「先聽再送」基本存取規則

    出現在 SIGCOMM'07

  • 延遲與效能

    DIFS

    DCF Interframe Space

    DIFS

    頻道要閒置這麼久才可以送

    出現在 SIGCOMM'07

  • 延遲與效能

    佇列延遲

    Queuing delay

    佇列延遲

    封包在 AP 裡排隊的時間

    出現在 SIGCOMM'07

  • 延遲與效能

    Receiver window

    TCP 接收視窗

    Receiver window

    接收端一次能收多少資料;太小會限制吞吐量

    出現在 SIGCOMM'07

  • 延遲與效能

    Hidden terminal

    隱藏終端

    Hidden terminal

    兩台互相聽不到的裝置同時送給同一台 AP 而碰撞

    出現在 SIGCOMM'07

  • 延遲與效能

    吞吐量

    Throughput/Goodput

    吞吐量

    每秒實際傳的資料量;goodput 只算有效資料

    出現在 SIGCOMM'07

  • 網管與監控

    SNMP

    Simple Network Management Protocol

    SNMP

    監控系統向設備讀狀態的協定;Manager 用 OID 去問 Agent

    出現在 SNMP(簡單網路管理協定)、WiFiSeer

  • 網管與監控

    MIB/OID

    Management Information Base/Object Identifier

    MIB/OID

    MIB 是欄位規格書,OID 是欄位地址

    出現在 SNMP

  • 網管與監控

    Polling/Trap

    Polling/Trap

    定期主動去問/設備出事時主動通知

    出現在 SNMP

  • 網管與監控

    SPAN port

    Switched Port Analyzer

    SPAN port

    交換器把流量複製一份給監聽伺服器

    出現在 SIGCOMM'07

  • 網管與監控

    被動監聽

    Passive monitoring

    被動監聽

    只聽不送,用監聽器收所有無線封包(例:Jigsaw)

    出現在 SIGCOMM'07

  • 網管與監控

    混雜模式

    Promiscuous mode

    混雜模式

    網卡收下所有聽到的封包,不只給自己的

    出現在 MobiCom'04

  • 網管與監控

    Rogue AP

    Rogue AP

    員工私接、未授權的 AP,安全漏洞

    出現在 MobiCom'04

  • 網管與監控

    Client Conduit

    Client Conduit

    失聯裝置透過旁邊已連線裝置傳診斷資料

    出現在 MobiCom'04

  • 網管與監控

    EDEN

    Estimating Delay using Eavesdropping Neighbors

    EDEN

    讓旁邊的裝置偷聽,把延遲拆成用戶端/AP/媒介三段

    出現在 MobiCom'04

  • 網管與監控

    主動式/反應式監控

    Proactive/Reactive

    主動式/反應式監控

    平常持續看並發警報/使用者申訴後才深入查

    出現在 MobiCom'04

  • 網管與監控

    SDN/SDWLAN

    Software-Defined (WLAN)

    SDN/SDWLAN

    控制平面集中到控制器,用軟體決定網路行為

    出現在 SDWLAN

  • 網管與監控

    LVAP

    Light Virtual AP

    LVAP

    Odin 替每個使用者建一個虛擬 AP,換手只要搬 LVAP

    出現在 SDWLAN

  • 網管與監控

    AsC/ChA

    Association Control/Channel Assignment

    AsC/ChA

    集中決定使用者連哪台 AP/AP 用哪個頻道

    出現在 SDWLAN

  • 網管與監控

    SSF

    Strongest Signal First

    SSF

    只連訊號最強的 AP,傳統做法

    出現在 SDWLAN、1701

  • 網管與監控

    AGE

    Associating to Good Enterprise APs

    AGE

    WiFiSeer 的低延遲 AP 選擇

    出現在 WiFiSeer、SDWLAN

  • 網管與監控

    OUI

    Organizationally Unique Identifier

    OUI

    MAC 前 3 bytes,可推出晶片製造商

    出現在 WiFiSeer

  • AI、模型與排障 Agent

    SADE

    Symptom-Aware Diagnostic Escalation

    SADE

    症狀感知診斷升級;依症狀逐步升級診斷深度的 LLM 排障框架

    出現在 SADE

  • AI、模型與排障 Agent

    ReAct

    Reasoning + Acting

    ReAct

    LLM 交替「想 → 呼叫工具 → 看結果」

    出現在 SADE

  • AI、模型與排障 Agent

    Agent Skills

    Agent Skills

    Anthropic 的模組化技能檔(SKILL.md),Agent 需要時才載入

    出現在 SADE

  • AI、模型與排障 Agent

    RCA

    Root Cause Analysis

    RCA

    根因分析

    出現在 SADE

  • AI、模型與排障 Agent

    NIKA

    NIKA

    網路排障 benchmark,54 種問題、640 個事件

    出現在 SADE

  • AI、模型與排障 Agent

    Kathará

    Kathará

    用容器模擬網路拓樸的工具

    出現在 SADE

  • AI、模型與排障 Agent

    OSPF/BGP

    OSPF/BGP

    內部/跨網域路由協定

    出現在 SADE

  • AI、模型與排障 Agent

    FRR

    Free Range Routing

    FRR

    開源路由軟體

    出現在 SADE

  • AI、模型與排障 Agent

    LLM-as-Judge

    LLM-as-Judge

    用另一個 LLM 替答案打分數

    出現在 SADE

  • AI、模型與排障 Agent

    決策樹/隨機森林

    Decision Tree/Random Forest

    決策樹/隨機森林

    決策樹好解釋;隨機森林是很多棵樹投票,預測更準

    出現在 WiFiSeer、1701、2020TON

  • AI、模型與排障 Agent

    資訊增益(RIG)

    (Relative) Information Gain

    資訊增益(RIG)

    知道 x 之後,對預測 y 幫助多大

    出現在 WiFiSeer、1701

  • AI、模型與排障 Agent

    Kendall 係數

    Kendall's τ

    Kendall 係數

    兩個變數排序有多一致(單調相關)

    出現在 WiFiSeer、1701

  • AI、模型與排障 Agent

    欠抽樣

    Undersampling

    欠抽樣

    資料不平衡時,把多數類別抽少一點

    出現在 WiFiSeer

  • AI、模型與排障 Agent

    精確率/召回率

    Precision/Recall

    精確率/召回率

    說是的裡面幾個真的是/真的是的裡面抓到幾個

    出現在 全部

  • AI、模型與排障 Agent

    FL

    Federated Learning

    FL

    聯邦學習:資料留在本地,只傳模型更新

    出現在 Async-HFL

  • AI、模型與排障 Agent

    non-iid

    non-independent and identically distributed

    non-iid

    各裝置資料分布不同

    出現在 Async-HFL

  • AI、模型與排障 Agent

    Straggler

    落後節點

    Straggler

    很慢或掉線的裝置

    出現在 Async-HFL

  • AI、模型與排障 Agent

    非同步聚合

    Asynchronous aggregation

    非同步聚合

    誰先到先合併,不等全部人

    出現在 Async-HFL