CarPlay wireless(藍牙+WiFi)連接方案(Wi-Fi部分)

        這篇博客是繼上一篇CarPlay wireless(藍牙+WiFi)連接方案(藍牙部分)的第二部分:Wi-Fi部分。在這篇博客中我主要是針對CarPlay over wireless方案中的Wi-Fi部分做介紹。

        在Wi-Fi方面,車載設備工作在AP模式下,Apple設備作爲STA連接到車載設備(AP)。首先,在藍牙進行Carplay相關交互前,車載設備的Wi-Fi已經工作在AP模式下,車載設備的Wi-Fi證書(Wi-Fi credentials,即Wi-Fi(AP)的BSSID,SSID,Security,WPA2 PSK,工作信道(Operating Channel))通過iAP2 over Bluetooth與Apple設備交互成功後,接下來Apple設備作爲STAt就開始與車載設備進行Wi-Fi連接了,該連接就是通常的基於Wi-Fi基礎結構(Infrastructure)的WiFi連接,對於Wi-Fi及802.11、WFA協議部分,我將在我的另一個博客系列中做介紹,在這裏就只針對CarPlay相關的Wi-Fi做介紹。當基於Wi-Fi的無線鏈路建立好後,接下來就是蘋果的Bonjour服務來建立CarPlay會話。CarPlay會話建立完成後,接下來就是iAP2 profile的斷開和藍牙的斷開。整個CarPlay over wireless的連接過程就完成了, 下圖是在2.4GHz下的CarPlay over wireless連接圖:

        接下來,主要介紹CarPlay over wireless方案中對Wi-Fi的要求:
        1. 在硬件上要求支持802.11n 2.4GHz HT20或802.11n 5GHz HT20 or HT40,建議支持802.11ac VHT20,VHT40,VHT80。
        2. 在頻段上要求工作在2.4GHz或5GHz,如果工作在2.4GHz頻段,要求車載設備(AP)只能工作在信道1(2.412 GHz)、6(2.437 GHz)或11(2.462 GHz);如果工作在5GHz頻段,要求車載設備(AP)工作在信道36(5.180 GHz)、40(5.200 GHz)、44(5.220 GHz)、48(5.240 GHz)、149(5.745 GHz)、153(5.765 GHz)、157(5.785 GHz)或161(5.805 GHz)。建議工作在5GHz頻段,此外,需要限制信道切換(channel switch)功能在CarPlay中使用。
        3. 基本的(Basic)Wi-Fi要求:
                1). 車載設備的Wi-Fi需要工作在Software Access Point(SWAP)模式,也就是我們通常說的AP模式
                2). 車載設備的Wi-Fi需要支持DCF(Distributed Coordination Function)
                3). 車載設備的Wi-Fi需要支持下面基本類型的幀:
                        Association Request and Response
                        Re-association Request and Response
                        Probe Request and Response
                                - Broadcast Probe Requests
                                - Directed Probe Requests
                        Beacons
                        Disassociation
                        De-authentication
                        RTS/CTS
                        ACK
                        Data Frames
                        Null Frames
                        Public Action Frames
                        Receive Defragmentation(mandatory)
                        Transmit Fragmentation (optional)
                4). 車載設備的Wi-Fi需要支持電源管理和IEEE802.11定義的省電功能。
                5). 車載設備的Wi-Fi可以支持short guard interval(400 ns)。
                6). 車載設備的Wi-Fi需要支持OFDM數據率:6,9,12,18,24,36,48和54Mbps。
        4. 高級的(Advanced)Wi-Fi要求:
                1). 車載設備的Wi-Fi需要支持WFA(Wi-Fi聯盟)的WMM(WFA Wireless Multimedia)的QoS(Quality of Service)機制。
                2). CarPlay協議要求用AC_VO類型的QoS(WMM)Wi-Fi數據包傳輸音頻數據流和控制數據流,用AC_VI類型的QoS(WMM)Wi-Fi數據包傳輸屏幕/視頻數據流。
                3). 車載設備的Wi-Fi也可以支持U-APSD(Universal Advanced Power Save Delivery)。
                4). 當Apple設備要進入802.11省電模式時,它會發一個帶有PM bit的null data包給車載設備(AP),車載設備必須ACK這個包並且必須flush其Tx 硬件隊列(hardware queue)裏的所有還未發送出去的數據包,而還未進入硬件隊列的包將不會再發送。
        5. Wi-Fi安全要求:
                1). 需要支持並使用WPA2個人安全模式(WiFi Protected Access version 2 Personal) ,也就是我們通常說WPA2-PSK安全模式。
                2). 所有支持的加密算法/功能都應該有硬件來完成。
        6.性能要求:

        最後,介紹一下在CarPlay over wireless中所用到的兩個信息元素(information Element(IE)),同時分別附上我在自己的開發平臺上添加這兩個IE的截圖供參考(用Wireshark抓的beacon包)。

        1. IEEE802.11 Interworking IE.
           該IE要求車載設備(AP)支持。該IE中的Access NetWork Option字段用來提供是否CarPlay的車載設備(AP)提供Internet共享服務;Venue info字段用來告知該網絡是由車載的設備提供,其Group code值爲10(車載的設備)。

        
        2. Apple Device IE.
           該IE是Vendor IE,由Vendor自定義(ID:221(0xDD),Apple的OUI:0x00-0xA0-0x40,Sub_type:0x00),該IE需要添加在車載設備(AP)的Beacon,Probe Response和Association Response幀中。而該IE中最重要的就是其payload部分,由蘋果公司自定義,有Flags,Name,Manufacture,dWds,Bluetooth MAC,Device ID等信息,細節可以查看Apple的CarPlay協議中的定義。

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