WLAN 直連（對等鏈接或 P2P)調研及iOS跨平臺調研

# 研究背景

1. 兩個設備鏈接同一局域網不一樣頻率的網絡後，兩端可能出現不能正常通訊的問題。
2. 若是經過Socket進行本地局域網通訊，不在一個網絡會出現找不到設備IP，沒法鏈接的問題，外網走服務器會出現延遲、數據同步不許確的問題。
3. 在混合網絡場景中，在鏈接AP時，既能同時在兩端點對點通訊，而且兩端也能分別進行外網訪問。
4. 新技術方向必要條件：須要同時支持Android和iOS兩端。

Andorid端：WiFi-P2P

Wifi P2P (peer to peer)：定義爲 Wifi 點對點，也叫 Wifi 直連(Wifi Direct)，它是 Wifi Display(投屏) 應用的技術基礎。

官方定義

使用 WLAN 直連 (P2P) 技術，可讓具有相應硬件的 Android 4.0（API 級別 14）或更高版本設備在沒有中間接入點的狀況下，經過 WLAN 進行直接互聯。使用這些 API，您能夠實現支持 WLAN P2P 的設備間相互發現和鏈接，從而得到比藍牙鏈接更遠距離的高速鏈接通訊效果。對於多人遊戲或照片共享等須要在用戶之間共享數據的應用而言，這一技術很是有用。

其餘定義

WiFi Direct是指容許無線網絡中的設備無需經過無線路由器便可相互鏈接。其原理與藍牙技術相似，這種標準容許無線設備以點對點形式互連。而更爲重要的是，WiFi Direct技術容許一個WiFi設備同時創建多個無線鏈接，這是目前不少新形態WiFi應用最關鍵的技術。

WiFi Direct是一種P2P的無線互聯技術，它所創建的網絡是一種改進型的adhoc網絡，採用無線通信模式。

WiFi兩種網絡模式：Infrastructure Mode 和Ad Hoc Mode.

WiFi Direct主要解決了物理層的鏈接問題，包括設備發現和服務發現等。相關技術有NFC和DLNA。

WiFi Direct其餘特性：

• 不須要AP或者路由器，設備內置「soft AP」
• 對等鏈接的雙方只需一方支持WiFi Direct便可實現無線互聯
• 同時支持基礎設施網絡和P2P網絡。
• 能夠以一對一或者一對多的方式造成設備互聯
• 至少符合802.11g協議才能夠經過WiFi Direct CERTIFIED驗證
• 最大傳輸距離可達到200米，最大傳輸速度爲250Mbps，使用2.4GHz與5GHz兩種頻段頻段，並它支持一對一，以及一對多模式。

重要特性

1. Wifi P2P 技術並不會訪問網絡，但因爲會使用到 Java Socket，因此須要申請網絡權限。
2. 只須要打開 Wifi 便可，不須要加入任何網絡或 AP，便可實現對等點鏈接通信。（注：在後文的demo中有驗證）
3. 支持服務器給羣裏設備發送消息。
4. Wifi Direct實現的只是設備間的配對，配對後的文件傳輸操做仍是須要開發者本身來作的。

擴展

Miracast依賴的Wi-Fi技術項有：

• Wi-Fi Direct，也就是Wi-Fi P2P。它支持在沒有AP（Access Point）的狀況下，兩個Wi-Fi設備直連並通訊。
• Wi-Fi Protected Setup：用於幫助用戶自動配置Wi-Fi網絡、添加Wi-Fi設備等。
• 11n/WMM/WPA2：其中，11n就是802.11n協議，它將11a和11g提供的Wi-Fi傳輸速率從56Mbps提高到300甚至600Mbps。WMM是Wi-Fi Multimedia的縮寫，是一種針對實時視音頻數據的QoS服務。而WPA2意爲Wi-Fi Protected Acess第二版，主要用來給傳輸的數據進行加密保護。

上述的Wi-Fi技術中，絕大部分功能由硬件廠商實現。而在Android中，對Miracast來講最重要的是兩個基礎技術：

• Wi-Fi Direct：該功能由Android中的WifiP2pService來管理和控制。
• Wi-Fi Multimedia：爲了支持Miracast，Android 4.2對MultiMedia系統也進行了修改。

使用場景

1. 手機鏈接到某AP上網，運行youtube客戶端看視頻；手機同時經過Wi-Fi Direct鏈接到電視，將視頻經過Wi-Fi Direct Display投射到大銀幕上.
2. 可實現經過 Wifi 鏈接，同時使用數據網絡的場景，好比：手機遙控無人機的同時，無人機須要訪問遠程服務器上傳數據。
3. 目前在市場上，Client形式（客戶、用戶使用的）的WiFi產品（不管是USB接口、SDIO接口仍是UART接口）都支持WiFi Direct，只是這項技術的用戶感知不強。市面上其實已經有不少用WiFi Direct底層技術的App，例如快牙、瓦力快傳等利用智能手機自身的WiFi模塊自建網絡並傳送文件。

Demo研究

Android端

說明：根據官方的demo，整理成Andorid Studio中可編譯的項目，並添加測試用例。

代碼及測試apk請點擊：WiFiDirectDemo

官方文檔：WLAN 直連（對等鏈接或 P2P）概覽
官方源碼連接：WiFiDirectDemo

測試安裝包：
在apk目錄下，文件名爲：wifidirectDemo.apk。

測試用例：

測試以前，記得首先打開手機WiFi,不然部分手機可能出現閃退的問題。

設備支持必要條件：開啓WiFI並容許獲取定位權限。

如下爲五種測試場景：

1. 同一局域網場景：

兩個手機鏈接WLAN熱點：如Smart(2.4G/5G)，在同一個網絡下。
運行結果：兩個手機能正常通訊，能正常收發圖片。

1. 同一局域網分離出兩個路由：

一個手機鏈接WLAN熱點：如Smart-Slim(5G)，另外一個手機鏈接Smart（2.4G/5G）。

運行結果：兩個手機能正常通訊，能正常收發圖片。

1. AP隔離場景：

一個手機鏈接4G網絡虛擬的人個熱點，一個手機鏈接Smart（2.4G/5G）。
運行結果：兩個手機能正常通訊，能正常收發圖片。

1. 兩個手機只須要打開WiFi，不須要鏈接任何網絡。

運行結果：兩個手機能正常通訊，能正常收發圖片。

1. 開發板的測試場景

   同上述四種測試場景。

小結：只要兩端都打開wifi，不管連的是否同一個網絡，均可以鏈接上並收發圖片。

異常狀況：

有時候會出現搜索不到的狀況，須要多試幾回才能搜索成功。另外須要Rom取消發送邀請、確認配對鏈接彈窗。

iOS端

Multipeer connectivity是一個使附近設備經過Wi-Fi網絡、P2P Wi-Fi以及藍牙我的局域網進行通訊的框架。

互相連接的節點能夠安全地傳遞信息、流或是其餘文件資源，而不用經過網絡服務。

此框架是在iOS7之後推出，旨在替代GameKit下的GKPeerPickerController通訊。

經過此框架咱們能夠直接鏈接同一網絡下的設備，讓其直接進行相似微信，qq那樣的即時通信效果。

使用場景：

如何在iPhone移動設備上使用Wi-Fi Direct功能

第三方開源跨平臺研究

Android-iOS 跨平臺傳輸方案調研

https://stackoverflow.com/que...

• AllJoyn

alljoyn(目前只找到Android 項目services-simulators，iOS端沒有找到 )

AllJoyn，由高通公司主導的高通創新中心（Qualcomm Innovation Center）所開發的開放源代碼專案，主要用於近距離無線傳輸，透過Wifi或藍牙技術，進行定位與點對點檔案傳輸。

• FireChat

(Android端和iOS端都有相應的App。未找到開源的項目）

FireChat，是一個專門用於手機的APP，由開放花園公司開發。它能使智能手機在沒有網絡存取時，經由無線網狀網絡的藍牙、Wi-Fi，或蘋果公司的多點連線（Multipeer Connectivity）對等網絡架構連線。

• udark （Android和iOS端都有開源項目,Android端底層未用到WiFi-P2P接口，以藍牙和NSD爲主，兩端文檔接口不完善）

Mobile peer-to-peer mesh networking library.Integrates into iOS and Android apps and works over Wi-Fi and Bluetooth.

重點對udark進行Demo驗證，驗證後發現存在如下問題：

Android 端：

能夠看到底層源碼（只能經過implementation 'io.underdark:underdark:1.0.12'查看jar包），底層代碼初步判斷是基於藍牙和WiFI(NSD)混合模式實現。可是鏈接成功或是失敗，尋找緣由時，因爲沒有文檔接口說明很差定位問題。

iOS端： 真機存在適配系統版本13及以上的適配問題，目前只能在iOS模擬器上跑通Demo。代碼不開源，沒法看到鏈接原理，沒法定位問題。

文檔：

兩端沒有接口文檔說明，開源做者也沒法進一步聯繫。

結論：

該開源項目暫時不能在項目中運用，須要考慮其餘方向。

下一步方向

• MQTT
• 藍牙套接字
• ……

最後，若是你看到了此文，對Wifi P2P及跨平臺通訊研究感興趣，歡迎交流。

參考

Wi-Fi Direct

深刻理解Wi-Fi P2P

Android 10.0相關權限的變動（使用WiFi Direct必須打開定位）

WiFi和AP共存方案研究--Android8.0

Android 實現無網絡傳輸文件1

Android 實現無網絡傳輸文件2（wifi熱點）

手機端對端直連技術

Android無網絡傳輸文件之WifiP2P

WifiDirect （WIFIP2P） 最全最詳細,應用於智能硬件（智能家居，車機，無人機）等

Android Wi-Fi Display（Miracast）介紹（其中的第四種Miracast拓撲圖應用場景有用）

三種主流無線同屏技術介紹（Miracast、DLNA與AirPlay技術）