无线网络 随身携带--Wi-Fi直连面面观

    Wi-Fi技术提供了一种便捷经济的无线接入方式，但是受制于热点有限的问题，始终有不能随时随地应用的遗憾。如今，Wi-Fi直连(Wi-Fi Direct)技术提出了一种无需热点的连接方式，用户可以不再需要考虑如何连接网络――因为他们随身携带着网络，随时随地实现内容的共享、显示、打印与同步。

    移动互联网来势汹汹，新产品与新技术不断涌现。iPhone，iPad不仅为乔帮主复兴苹果立下赫赫战功，而且几乎重新定义了智能手机和平板电脑。在日趋丰富的移动互联网产品中， Wi-Fi成为一种逐渐普遍的无线接入方式。ABI Research的研究报告称2010年Wi-Fi设备出货量增加到了7.61亿部，并且到2011年末将达到10亿部。而Wi-Fi Alliance产品认证数量在2010年增加了62%。

    去年10月底，一种新型Wi-Fi--Wi-Fi Direct标准颁布，“Wi-Fi Direct正在改写行业游戏规则，它已成功激发起了一轮新型连接设备的研发热潮。” Wi-Fi联盟市场总监Kelly Davis-Felner如是说。事实上，第一批Wi-Fi Direct产品由Atheros、博通、英特尔等共同研发，共有20款产品被推出市场。

    Wi-Fi Direct标准原名“Wi-Fi peer-to-peer”，即P2P版本的Wi-Fi。Wi-Fi Direct与Wi-Fi并不是一回事儿。符合Wi-Fi Direct标准的设备在无需热点基站、路由或AP的情况下，就可以方便地与其他设备实现直接连接，传输数据或共享应用。而我们目前大量应用的Wi-Fi电脑，手机等等都不能主动发起网络，但是大部分可以被Wi-Fi Direct设备邀请要加入。

    Wi-Fi Direct设备与基础设施BSS类似，通过组件小组来建立连接，小组拓扑可以是一对一或者一对多的形式。其中，有一部Wi-Fi Direct设备来负责整个小组，承担控制哪些设备可以加入，小组何时启动和终止等工作。这部控制设备相当于现有Wi-Fi网络中的接入点，可以提供部分基础设施接入点的服务。

    今年1月，在拉斯维加斯消费电子展(CES)上LG电子展出最新的Wi-Fi Direct智能手机让观众切身体验了这项不能触摸的技术。演示过程中，在附近没有Wi-Fi热点的情况下，工作人员通过Wi-Fi Direct智能手机连接其他Wi-Fi手机分享视频文件。现场的观众则可以通过Wi-Fi手机欣赏所分享的视频。同时，现场电视及电脑屏幕也将通过DLNA(数字生活网络联盟)网络同步放映。Wi-Fi Direct手机可以直接连接其他仅装有普通Wi-Fi的手机。

    设备如何被发现?

    设备发现是发现Wi-Fi Direct设备并交换设备信息的机制。通过采用扫描技术来实现确定其他设备并与之建立连接，这种扫描的技术与发现常规接入点时所用的扫描技术类似。用户可以选择是否与已经发现的设备进行连接。选择连接时要看是否已经在小组中，如果没有在小组中，则将会建立新的小组达成连接;如果已经在小组中，将会加入已经存在的小组。

    关于小组的一切

    一个小组由一部Wi-Fi Direct设备创建。这部创建小组的设备类似传统的无线接入点，在与传统设备连接时或者在创建提供某种具体服务的小组时都可以采用这种方式。在两部Wi-Fi Direct设备之间连接时，小组可自动创建，在这种情况下，设备将进行协商，确定由哪一部设备来负责管理小组。负责管理小组的设备将决定这个小组是临时(单一实例)或永久(多次重复使用)小组。

    工作机制 必选项 可选项

    设备发现 是

    服务发现 是

    小组构建 是

    邀请 是

    客户发现 是

    能源管理

    P2P-PS与P2P-WMM®-PS 是

    缺席通知（Notice of Absence） 是

    机会节能（Opportunistic Power Save） 是

    邀请机制是可选项，是指在创建小组之后，一部Wi-Fi Direct设备可以邀请其他Wi-Fi Direct设备加入小组(如图1)，通过发现，邀请，协议达到互连。受到邀请的设备可以自行决定是否接受邀请。

    在小组组建之初，可以选择被创建为永久型小组，以方便将来的再次调用。例如，一部笔记本可以创建一个包括笔记本和打印机的永久型小组;以后，如果用户发出打印请求，此小组将再次启动。永久型小组的好处是显而易见的，它可在不进行条件提供(provisioning)的前提下重新启动，因此无需重复输入Wi-Fi Protected Setup PIN码等工作。由于需要使用邀请信号重新调用永久型小组，因此所有支持永久型小组的Wi-Fi Direct设备也必须支持邀请机制。

    客户发现是一个必选项目，这项功能可以使用户针对某类特定的设备或设备类型进行连接。相当于把附近的Wi-Fi设备进行了分类，便于最快的找到所需的应用。例如，一部带有无线功能的相机可以要求查看是否存在打印机类Wi-Fi Direct设备。

    节能是个重头戏

    能源管理是便携式设备永远无法绕开的一个话题。Wi-Fi Direct的解决方案是采用了称为P2P-PS和P2P-WMM-Power Save的机制。P2P规范引入了两种节能机制：机会节能(Opportunistic Power Save)与缺席通知(Notice of Absence)。缺席通知机制类似于“点名”的方式，通报小组中的设备缺席情况，包括一次性或者是定期性的缺席。机会节能机制的原理类似于幼儿园老师看管小朋友，在小朋友都午休的情况下，老师就可以回去休息，但是要定期出来巡视小朋友的状况。在小组中，负责管理小组的Wi-Fi Direct设备就相当于老师的角色，当连接的所有Wi-Fi Direct设备进入休眠时，机会节能机制能够帮助负责管理小组的设备也进入休眠状态。但是，这个设备将定期进入可用状态，用以维持发现功能。正在搜索的设备知道，被搜索的设备可能正在使用节能机制。这些机制可结合使用，以实现休眠时间的最大化。

    能源管理机制并不是所有小组都可用的，它仅限于包括Wi-Fi Direct设备的小组。如果小组中存在传统设备，则不能使用能源管理功能。

    如何运行在企业环境中?

    与室外无热点的状况不同，在企业环境中，原本建设了大量的有线网络和无线网络。Wi-Fi Direct设备需要与原有网络融合应用。事实上，Wi-Fi Direct提供了并发机制，设备可以在加入小组的同时保持WLAN基础设施连接(如图2)，这台接入多个网络的Wi-Fi Direct设备被称之为并发设备。可由一部无线设备为并发连接提供支持，并发设备也可支持不同信道的连接，同时参与多个小组。并发运行要求支持多个不同的MAC实体，其中一个实体用于WLAN站点运行，一个则作为Wi-Fi Direct设备运行。MAC实体并不要求必须是物理实体，也可以是包含两个虚拟MAC实体的单一物理层实体。

    与企业原有的无线网络相连时，一个WLAN接入点可以实施管理Wi-Fi Direct设备的功能，为企业基础设施网络提供稳定的保护与隔离。这是P2P连网在企业环境中十分必要的一环。具有这种功能的WLAN接入点可以因任何Wi-Fi Direct设备违反政策的行为而解除其基础设施网络验证，并通报解除验证的原因。在Wi-Fi Direct与WLAN共存的情况下，两者是处于相互补充的关系，被管理的Wi-Fi Direct设备可以帮助WLAN接入点收集P2P共存信息，WLAN接入点则可以通报P2P小组的信道或能源限制。一旦Wi-Fi Direct设备出现违反政策的行为，WLAN接入点可以解除其认证，并将解除认证的原因通知该设备。Wi-Fi Direct设备在进行关联以实施此类监控时，需要将其身份报告给WLAN接入点。可以选择在WLAN接入点和Wi-Fi Direct设备实施被管理的设备功能，WLAN接入点则可选择只验证被管理的设备(即支持可选管理机制的设备)。

    Wi-Fi Direct PK蓝牙4.0

    说到直连，就不能不提到蓝牙。在之前很长一段时间，蓝牙几乎是无线设备间直连的事实标准。在Wi-Fi Direct出现之前，蓝牙技术被认为是最适合无线个人区域网(PAN，即将个人设备相互连接)的技术，而Wi-Fi则是无线局域网(LAN，即将个人设备与互联网连接)的最佳技术，井水不犯河水。但在Wi-Fi Direct出现之后，这种情况开始复杂起来。

    去年7月，负责蓝牙标准制定的蓝牙特别兴趣小组发布了最新的蓝牙4.0标准，蓝牙4.0也可用于两设备间的长距离数据传输。可以说，蓝牙4.0和Wi-Fi Direct都是为了在无线设备间更快速传输图片、文件和其它数据设计的，现在的智能手机，笔记本电脑，平板电脑等设备大都配有蓝牙和Wi-Fi接口，这两种技术是并行发展还是最终一枝独秀，现在下结论还为时尚早，我们撇开商业推广等因素不谈，单从技术的角度比较一下蓝牙4.0和Wi-Fi Direct。

    蓝牙4.0从名称来看似乎是单纯的技术标准升级，但事实并非如此。这并不是一个单一的规范，而是由三个蓝牙规范合成。不仅使用了新的低能耗技术，也沿用了蓝牙3.0的高速数据传输特性，以及一些传统的蓝牙技术。最麻烦的问题是蓝牙4.0的低能耗技术和现有蓝牙设备是不兼容的，当然，但这并不意味着你的蓝牙4.0智能手机就不能使用蓝牙2.1耳机了，只不过它不能和老式蓝牙设备通信了。又比如，一个只具有蓝牙4.0低能耗技术(未包含蓝牙4.0规范中的其它部分)的蓝牙计步器是不能通过蓝牙将计步器的数据传输到使用蓝牙2.1的老式笔记本电脑上。当然，这也是有办法来解决的，设备制造商可以在使用蓝牙2.1和3.0规范的新设备中混入4.0的低能耗技术，这样向后兼容的问题就只会影响到老式蓝牙设备了。

    蓝牙与Wi-Fi在无线技术领域已经平分秋色多年，现在Wi-Fi Direct的出现，让Wi-Fi取代蓝牙而独领无线技术领域风骚的言论甚嚣尘上。针对这个问题Kelly Davis-Felner曾表示，尽管Wi-Fi Direct在近距离传输的应用上与蓝牙存在交集，但是，Wi-Fi Direct不会尝试在蓝牙技术应用比较成熟的耳机等领域与其竞争。Wi-Fi Direct利用了电子产品已经有的Wi-Fi设备，在传输距离和速率上非常有优势，是一个马上可以使用的技术。

    Wi-Fi Direct 蓝牙4.0

    理论速度 额定为250Mbps 额定为25Mbps

    理论距离 656英尺（超过两个足球场） 最大传输距离和规范无关，它只和蓝牙设备的功能有关，与此同时，蓝牙技术联盟表示，蓝牙4.0设备之间的传输距离在200英尺绝对没有问题。

    安全性 WAP2（AES 256位算法） AES 128位加密

    功耗 支持WMM省电程序，可以将设备的供电时间延长15-40%。还提供制度通知和机会节能机制（只用于单纯的Wi-Fi Direct设备小组的环境） 新的低能耗技术（PDF），据称优化之后，即使由一个纽扣电池供电，使用时间也可以长达一年，或甚至更长。（只用于传输短脉冲数据）

    向后兼容性 可以与传统的Wi-Fi设备通信  不支持低能耗的设备可以向后兼容，但是低能耗技术和老式蓝牙设备的兼容性存在问题

    在笔者看来，两种技术已经并行发展多年，虽然现在有了相互重叠的领域，但是都不能完全取代对方。首先是应用领域有所侧重，蓝牙在耳机等领域已经耕耘多年，Wi-Fi要想插足绝非易事，而Wi-Fi在视频，远距离传输上的优势也让蓝牙望尘莫及。另外很重要的一点是原有设备上都对蓝牙和Wi-Fi的支持已经固定，两种技术都没有给用户提出一种过渡到对方的方案，而连接方式尚不足以成为更新设备的理由，这就给两种技术留下了很大的成长空间。

    Wi-Fi Direct的漫漫应用路

    毫无疑问，Wi-Fi Direct在没有热点网络的情况下提供了一种远距离传输的可能，而这在很多情况下意义非凡。ABI Research分析师Victoria Fodale不吝溢美之词：“Wi-Fi Direct是一种具有突破意义的Wi-Fi技术演进。随着人们使用的设备和内容的数量不断增加，Wi-Fi Direct使Wi-Fi这种已经非常强大的技术具备了更为出色的可用性和便捷性，能够帮助人们利用设备完成所有工作。” Wi-Fi联盟市场主管Kelly Davis-Felner对未来的发展更是态度乐观“在未来几个月你将看到很多开发商会走在Wi-Fi Direct的发展前列”。

    但是，运行在企业环境的无线网络除了对传输速率，使用方便等项目有要求之外，对安全性和管理性能的要求更为突出。基于角色和业务的设置逐渐成为企业接入网络发展的一个趋势。在问到Wi-Fi Direct在企业环境中的应用时，Aruba亚太区技术总监Mark Verbloot就表达这方面的担心“两个终端直接相连，需要运行在同样的频率之下。这有可能会对企业环境中的其他无线网络造成干扰。其次，企业环境中的网络一般是客户端到服务器相连，而较少会应用到这种点对点的连接。”

    原来有一句话来形容无线网络和有线网络的连接能力：“无线是有限的，有线是无限的”，这在几年之前还被奉为经典。但是，现在情况发生了微妙的变化。我们不去讨论iPad等只支持无线接入的设备给“有线是无限的”这句话带来的冲击，单单看无线网络的发展，你就能感觉到无线网络现在正在朝着无限的方向演进。

    Wi-Fi Direct作为原有Wi-Fi网络的一种扩展，给人们的生活带来了更大的便利。无需接入传统网络就可以把电脑中的发往打印机;无需接入传统网络，就可以和朋友把游戏机相连;无需接入传统网络，就可以把数码相机中的照片分享到电视上……这是一幅多麽美妙的图画。对安全和管理方面的担心是一直伴随着无线网络成长的阴影，但是，就是在这样的阴影之下，无线网络发展迅速，越来越好。

    Wi-Fi Direct充分利用了Wi-Fi的优势：性能、范围、无处不在、灵活性等，在无线走向无限的道路上必将涂上浓墨重彩的一笔!