Wi-Fi 感知概览

WLAN 感知功能使搭载 Android 8.0(API 级别 26)及更高版本的设备能够发现彼此并直接进行连接,它们之间无需任何其他类型的连接。WLAN 感知也称为“邻近感知网络”(NAN)。

WLAN 感知网络的工作原理是与邻近设备组建集群,如果设备是某个区域的第一个设备,则创建一个新集群。此集群行为适用于整个设备,由 WLAN 感知系统服务管理;应用无法控制集群行为。应用使用 WLAN 感知 API 与 WLAN 感知系统服务通信,后者管理设备上的 WLAN 感知硬件。

应用可通过 WLAN 感知 API 执行以下操作:

  • 发现其他设备:此 API 具有查找其他附近设备的机制。此过程会在一台设备发布一项或多项可发现服务时启动。然后,当设备订阅一项或多项服务并进入发布者的 WLAN 范围时,订阅者会收到一条告知已发现匹配发布者的通知。在订阅者发现发布者后,订阅者可以发送短消息或与发现的设备建立网络连接。设备可以既是发布者又是订阅者。

  • 创建网络连接:两台设备发现彼此后,可以创建没有接入点的双向 WLAN 感知网络连接。

蓝牙连接相比,WLAN 感知网络连接支持的覆盖范围更广,支持的吞吐率更高。这些类型的连接适用于在用户之间共享大量数据的应用,例如照片共享应用。

Android 13(API 级别 33)增强功能

在搭载 Android 13(API 级别 33)及更高版本且支持即时通信模式的设备上,应用可以使用 PublishConfig.Builder.setInstantCommunicationModeEnabled()SubscribeConfig.Builder.setInstantCommunicationModeEnabled() 方法为发布商或订阅方发现会话启用或停用即时通信模式。即时通信模式可加快消息交换、服务发现以及在发布方或订阅方发现会话中设置的任何数据路径。如需确定设备是否支持即时通信模式,请使用 isInstantCommunicationModeSupported() 方法。

Android 12(API 级别 31)增强功能

Android 12(API 级别 31)增强了 Wi-Fi 感知功能:

  • 在搭载 Android 12(API 级别 31)或更高版本的设备上,您可以使用 onServiceLost() 回调,以便在应用因服务停止或移出范围而失去已发现的服务时发出警报。
  • 简化了 Wi-Fi 感知数据路径的设置。较低的版本使用 L2 消息功能来提供发起方的 MAC 地址,由此导致了延迟。在搭载 Android 12 及更高版本的设备上,可以将响应方(服务器)配置为接受任何对等方,也就是说,它不需要预先知道发起方的 MAC 地址。这可加快数据路径启动,并只需一个网络请求即可实现多个点对点链接。
  • 在 Android 12 或更高版本上运行的应用可以使用 WifiAwareManager.getAvailableAwareResources() 方法获取当前可用的数据路径、发布会话和订阅会话的数量。这有助于应用确定是否有足够的可用资源来执行所需的功能。

初始设置

如需将应用设置为使用 Wi-Fi 感知发现和网络,请执行以下步骤:

  1. 在应用的清单中请求以下权限:

    <uses-permission android:name="android.permission.ACCESS_WIFI_STATE" />
    <uses-permission android:name="android.permission.CHANGE_WIFI_STATE" />
    <uses-permission android:name="android.permission.CHANGE_NETWORK_STATE" />
    <uses-permission android:name="android.permission.INTERNET" />
    <!-- If your app targets Android 13 (API level 33)
         or higher, you must declare the NEARBY_WIFI_DEVICES permission. -->
    <uses-permission android:name="android.permission.NEARBY_WIFI_DEVICES"
                     <!-- If your app derives location information from
                          Wi-Fi APIs, don't include the "usesPermissionFlags"
                          attribute. -->
                     android:usesPermissionFlags="neverForLocation" />
    <uses-permission android:name="android.permission.ACCESS_FINE_LOCATION"
                     <!-- If any feature in your app relies on precise location
                          information, don't include the "maxSdkVersion"
                          attribute. -->
                     android:maxSdkVersion="32" />
  2. 使用 PackageManager API 检查设备是否支持 WLAN 感知功能,如下所示:

    Kotlin

    context.packageManager.hasSystemFeature(PackageManager.FEATURE_WIFI_AWARE)

    Java

    context.getPackageManager().hasSystemFeature(PackageManager.FEATURE_WIFI_AWARE);
  3. 检查 WLAN 感知功能当前是否可用。设备上可能存在 WLAN 感知功能,但当前可能无法使用,因为用户已停用 WLAN 或位置信息服务。如果正在使用 WLAN 直连、SoftAP 或网络共享,某些设备可能不支持 WLAN 感知功能,具体取决于其硬件和固件功能。如需检查 WLAN 感知功能当前是否可用,请调用 isAvailable()

    WLAN 感知功能的可用性随时都可能发生变化。您的应用应注册 BroadcastReceiver 才能收到每当可用性发生变化时发送的 ACTION_WIFI_AWARE_STATE_CHANGED。应用收到该广播 intent 后,应舍弃所有现有会话(假设 WLAN 感知服务已中断),然后检查当前的可用性状态并相应地调整其行为。例如:

    Kotlin

    val wifiAwareManager = context.getSystemService(Context.WIFI_AWARE_SERVICE) as WifiAwareManager?
    val filter = IntentFilter(WifiAwareManager.ACTION_WIFI_AWARE_STATE_CHANGED)
    val myReceiver = object : BroadcastReceiver() {
    
        override fun onReceive(context: Context, intent: Intent) {
            // discard current sessions
            if (wifiAwareManager?.isAvailable) {
                ...
            } else {
                ...
            }
        }
    }
    context.registerReceiver(myReceiver, filter)

    Java

    WifiAwareManager wifiAwareManager = 
            (WifiAwareManager)context.getSystemService(Context.WIFI_AWARE_SERVICE)
    IntentFilter filter =
            new IntentFilter(WifiAwareManager.ACTION_WIFI_AWARE_STATE_CHANGED);
    BroadcastReceiver myReceiver = new BroadcastReceiver() {
        @Override
        public void onReceive(Context context, Intent intent) {
            // discard current sessions
            if (wifiAwareManager.isAvailable()) {
                ...
            } else {
                ...
            }
        }
    };
    context.registerReceiver(myReceiver, filter);

如需了解详情,请参阅广播

获取会话

如需开始使用 Wi-Fi 感知功能,您的应用必须通过调用 attach() 获取 WifiAwareSession。此方法会执行以下操作:

  • 开启 WLAN 感知硬件。
  • 加入或组建 WLAN 感知集群。
  • 创建一个包含唯一命名空间的 WLAN 感知会话,该命名空间充当在其中创建的所有发现会话的容器。

如果应用成功附加,则系统会执行 onAttached() 回调。该回调提供了一个 WifiAwareSession 对象,您的应用应该将该对象用于所有后续会话操作。应用可以使用会话来发布服务订阅服务

您的应用只能调用 attach() 一次。如果您的应用调用 attach() 多次,则应用会为每次调用接收不同的会话,且每个会话都有自己的命名空间。这可能适用于复杂的情况,但通常应该避免。

发布服务

如需使服务可检测到,请调用采用以下参数的 publish() 方法:

  • PublishConfig 指定服务名称和其他配置属性,例如匹配过滤器。
  • DiscoverySessionCallback 指定发生事件时(例如订阅者收到消息时)要执行的操作。

示例如下:

Kotlin

val config: PublishConfig = PublishConfig.Builder()
        .setServiceName(AWARE_FILE_SHARE_SERVICE_NAME)
        .build()
awareSession.publish(config, object : DiscoverySessionCallback() {

    override fun onPublishStarted(session: PublishDiscoverySession) {
        ...
    }

    override fun onMessageReceived(peerHandle: PeerHandle, message: ByteArray) {
        ...
    }
})

Java

PublishConfig config = new PublishConfig.Builder()
    .setServiceName(Aware_File_Share_Service_Name)
    .build();

awareSession.publish(config, new DiscoverySessionCallback() {
    @Override
    public void onPublishStarted(PublishDiscoverySession session) {
        ...
    }
    @Override
    public void onMessageReceived(PeerHandle peerHandle, byte[] message) {
        ...
    }
}, null);

如果发布成功,则会调用 onPublishStarted() 回调方法。

发布后,当运行匹配订阅者应用的设备进入发布设备的 WLAN 范围时,订阅者会发现该服务。当订阅者发现发布者时,发布者不会收到通知;但是,如果订阅者向发布者发送消息,则发布者会收到通知。发生这种情况时,系统会调用 onMessageReceived() 回调方法。您可以使用此方法的 PeerHandle 参数向订阅者回发消息创建与订阅者的连接

如需停止发布服务,请调用 DiscoverySession.close()。发现会话与其父级 WifiAwareSession 关联。如果父级会话关闭,其关联的发现会话也会随之关闭。尽管舍弃的对象也会关闭,但系统无法保证超出范围的会话何时关闭,因此我们建议您明确调用 close() 方法。

订阅服务

如需订阅服务,请调用 subscribe() 方法,该方法采用以下参数:

  • SubscribeConfig 指定要订阅的服务的名称和其他配置属性,例如匹配过滤器。
  • DiscoverySessionCallback 指定发生事件时(例如发现发布商时)要执行的操作。

示例如下:

Kotlin

val config: SubscribeConfig = SubscribeConfig.Builder()
        .setServiceName(AWARE_FILE_SHARE_SERVICE_NAME)
        .build()
awareSession.subscribe(config, object : DiscoverySessionCallback() {

    override fun onSubscribeStarted(session: SubscribeDiscoverySession) {
        ...
    }

    override fun onServiceDiscovered(
            peerHandle: PeerHandle,
            serviceSpecificInfo: ByteArray,
            matchFilter: List<ByteArray>
    ) {
        ...
    }
}, null)

Java

SubscribeConfig config = new SubscribeConfig.Builder()
    .setServiceName("Aware_File_Share_Service_Name")
    .build();

awareSession.subscribe(config, new DiscoverySessionCallback() {
    @Override
    public void onSubscribeStarted(SubscribeDiscoverySession session) {
        ...
    }

    @Override
    public void onServiceDiscovered(PeerHandle peerHandle,
            byte[] serviceSpecificInfo, List<byte[]> matchFilter) {
        ...
    }
}, null);

如果订阅操作成功,系统会在您的应用中调用 onSubscribeStarted() 回调。由于您可以使用回调中的 SubscribeDiscoverySession 参数在应用发现发布者后与之进行通信,因此您应该保存此引用。您可以随时通过对发现会话调用 updateSubscribe() 来更新订阅会话。

此时,您的订阅会等待匹配的发布商进入 WLAN 范围。出现这种情况时,系统会执行 onServiceDiscovered() 回调方法。您可以使用此回调中的 PeerHandle 参数向该发布者发送消息创建与该发布者的连接

如需停止订阅某项服务,请调用 DiscoverySession.close()。发现会话与其父级 WifiAwareSession 关联。如果父级会话关闭,其关联的发现会话也会随之关闭。尽管舍弃的对象也会关闭,但系统无法保证超出范围的会话何时关闭,因此我们建议您明确调用 close() 方法。

发送消息

要向另一台设备发送消息,您需要以下对象:

如需发送消息,请调用 sendMessage()。然后,可能会发生以下回调:

虽然需要 PeerHandle 才能与对等设备进行通信,但您不应依赖它作为对等设备的永久标识符。应用可以使用更高级别的标识符,这些标识符嵌入在发现服务本身或后续消息中。您可以使用 PublishConfigSubscribeConfigsetMatchFilter()setServiceSpecificInfo() 方法在发现服务中嵌入标识符。setMatchFilter() 方法会影响发现,而 setServiceSpecificInfo() 方法不会影响发现。

在消息中嵌入标识符意味着修改消息字节数组以包含标识符(例如,作为前几个字节)。

创建连接

WLAN 感知功能支持两个 WLAN 感知设备之间的客户端-服务器网络连接。

要设置客户端-服务器连接,请执行以下操作:

  1. 使用 Wi-Fi 感知发现功能(在服务器上)发布服务并(在客户端上)订阅服务

  2. 订阅者发现发布者后,从订阅者向发布者发送消息

  3. 在发布商设备上启动 ServerSocket,并设置或获取其端口:

    Kotlin

    val ss = ServerSocket(0)
    val port = ss.localPort

    Java

    ServerSocket ss = new ServerSocket(0);
    int port = ss.getLocalPort();
  4. 使用 ConnectivityManagerWifiAwareNetworkSpecifier 在发布者设备上请求 WLAN 感知网络,指定发现会话和订阅者的 PeerHandle,后者是您通过订阅者发送的消息获取的:

    Kotlin

    val networkSpecifier = WifiAwareNetworkSpecifier.Builder(discoverySession, peerHandle)
        .setPskPassphrase("somePassword")
        .setPort(port)
        .build()
    val myNetworkRequest = NetworkRequest.Builder()
        .addTransportType(NetworkCapabilities.TRANSPORT_WIFI_AWARE)
        .setNetworkSpecifier(networkSpecifier)
        .build()
    val callback = object : ConnectivityManager.NetworkCallback() {
        override fun onAvailable(network: Network) {
            ...
        }
    
        override fun onCapabilitiesChanged(network: Network, networkCapabilities: NetworkCapabilities) {
            ...
        }
    
        override fun onLost(network: Network) {
            ...
        }
    }
    
    connMgr.requestNetwork(myNetworkRequest, callback);

    Java

    NetworkSpecifier networkSpecifier = new WifiAwareNetworkSpecifier.Builder(discoverySession, peerHandle)
        .setPskPassphrase("somePassword")
        .setPort(port)
        .build();
    NetworkRequest myNetworkRequest = new NetworkRequest.Builder()
        .addTransportType(NetworkCapabilities.TRANSPORT_WIFI_AWARE)
        .setNetworkSpecifier(networkSpecifier)
        .build();
    ConnectivityManager.NetworkCallback callback = new ConnectivityManager.NetworkCallback() {
        @Override
        public void onAvailable(Network network) {
            ...
        }
    
        @Override
        public void onCapabilitiesChanged(Network network, NetworkCapabilities networkCapabilities) {
            ...
        }
    
        @Override
        public void onLost(Network network) {
            ...
        }
    };
    
    ConnectivityManager connMgr.requestNetwork(myNetworkRequest, callback);
  5. 发布商请求网络后,应向订阅者发送消息

  6. 订阅者收到发布者发来的消息后,使用与发布者相同的方法在订阅者设备上请求 WLAN 感知网络。创建 NetworkSpecifier 时,请勿指定端口。当网络连接可用、已更改或丢失时,系统会调用相应的回调方法。

  7. 对订阅者调用 onAvailable() 方法之后,您可以使用一个 Network 对象打开 Socket 以与发布者设备上的 ServerSocket 进行通信,但您需要知道 ServerSocket 的 IPv6 地址和端口。您可以从 onCapabilitiesChanged() 回调中提供的 NetworkCapabilities 对象中获取这些信息:

    Kotlin

    val peerAwareInfo = networkCapabilities.transportInfo as WifiAwareNetworkInfo
    val peerIpv6 = peerAwareInfo.peerIpv6Addr
    val peerPort = peerAwareInfo.port
    ...
    val socket = network.getSocketFactory().createSocket(peerIpv6, peerPort)

    Java

    WifiAwareNetworkInfo peerAwareInfo = (WifiAwareNetworkInfo) networkCapabilities.getTransportInfo();
    Inet6Address peerIpv6 = peerAwareInfo.getPeerIpv6Addr();
    int peerPort = peerAwareInfo.getPort();
    ...
    Socket socket = network.getSocketFactory().createSocket(peerIpv6, peerPort);
  8. 完成网络连接后,请调用 unregisterNetworkCallback()

对等设备测距和位置感知发现

具有 Wi-Fi RTT 位置功能的设备可以直接测量到对等设备的距离,并利用此信息限制 Wi-Fi 感知服务发现。

WLAN RTT API 支持直接使用 WLAN 感知对等设备的 MAC 地址或 PeerHandle 测量到该设备的距离。

WLAN 感知发现功能可以被限制为仅发现特定地理围栏内的服务。例如,您可以设置地理围栏,以便发现发布 "Aware_File_Share_Service_Name" 服务且距离在 3 米(指定为 3000mm)到 10 米(指定为 10000mm)之间的设备。

要启用地理围栏,发布者和订阅者都必须采取操作:

  • 发布者必须使用 setRangingEnabled(true) 对发布的服务启用测距。

    如果发布者未启用测距,则会忽略订阅者指定的任何地理围栏限制,并执行正常发现而忽略距离。

  • 订阅者必须使用 setMinDistanceMmsetMaxDistanceMm 的某种组合来指定地理围栏。

    对于任一值,未指定的距离表示没有限制。仅指定最大距离意味着最小距离为 0。仅指定最小距离意味着没有最大值。

如果在地理围栏内发现对等服务,则会触发 onServiceDiscoveredWithinRange 回调,从而提供与对等设备的测量距离。然后,可以根据需要调用直接 WLAN RTT API,以便稍后测量距离。