近年來無線區域網路(Wi-Fi)獲得極大的成功，幾乎100%的筆記型電腦(Notebook)均內建無線網卡，而使用Wi-Fi無線上網已經是許多使用者的日常生活習慣。除了個人電腦(PC)領域外，智慧型手機、電子遊戲機、印表機、液晶電視機以及各種的電子產品也都開始大量採用Wi-Fi。這些各式各樣裝置採用Wi-Fi的最大用途都是為了連上網際網路(Internet)，但是隨著使用者擁有越來越多的Wi-Fi裝置，讓各個Wi-Fi裝置之間可以互相連結使用的需求也越來越高。為了滿足以上這個需求以進入比PC市場更龐大的消費電子市場，Wi-Fi聯盟制訂了一套可以建立點對點(Peer-to-peer, P2P)連接的標準協定Wi-Fi Direct。
Wi-Fi Direct全新架構問世
圖1是一個Wi-Fi Direct的典型架構，筆記型電腦同時扮演了兩種角色，它除了是一個站點(Station)，可以連上傳統的接取點(AP)上網之外，也是一個P2P Group Owner(相當於傳統的AP)，可以讓電視、投影機、數位相機等P2P應用端(Client)(相當於傳統的站點)連上線。
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| 圖1 Wi-Fi Direct的典型架構 |
相較於大多數傳統的硬體AP只能執行一種模式，Wi-Fi Direct定義的P2P Device可以是P2P Group Owner或P2P Client。而Windows 7的無線網卡已經支援Virtual MAC功能，雖然還不是標準的Wi-Fi Direct，但是能夠同時執行Station和Soft AP兩種功能，相信各家Wi-Fi晶片廠商很快就會在PC上以軟體的方式實現Wi-Fi Direct。
和傳統Wi-Fi持續性連線設計的概念不同樣的是，Wi-Fi Direct很適合建立單次性連接，或是在須要使用時才建立臨時性連接。例如，兩支手機互相交換音樂檔案，或是將數位相機內的照片顯示到電視上。因此，整個協定的設計必須讓使用者很容易地搜尋到支援Wi-Fi Direct的P2P Device及其所提供的服務，雙方裝置協商建立一個P2P Group後，再經由WPS(Wi-Fi Protected Setup)認證程序建立一個安全性的連接。例如，使用者在瀏覽數位相機上的照片時，按下「電視」按鈕，數位相機便自動開始搜尋附近支援Wi-Fi Direct的電視，雙方協商後建立一個P2P Group與無線連接，照片就會顯示在電視上，整個連接的過程自動完成。使用者在意的是所使用的服務，而不像傳統的Wi-Fi必須先建立無線連接後再去執行服務程式。P2P Group建立的過程包含三個步驟：
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在Probe Request與Probe Response中加入新定義的P2P Information Element(P2P IE)，讓雙方交換P2P的資訊及裝置類型(Device Type)。 |
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這是一個非必要的步驟，目前Wi-Fi Direct支援Bonjour和通用隨插即用(UPnP)兩種標準協定。這個步驟可以在連線建立之前執行，讓使用者毋須實際連線就可以搜尋到所需的服務。 |
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這個步驟是讓P2P Device之間相互協商，決定其中一個P2P Device擔任Group Owner，通常由運算能力較為強大者如PC，或只能是Group Owner的裝置如無線路由器(Wireless Router)來擔任。 |
與藍牙相媲美 瑜亮對峙浮現
前述數位相機與電視連接的例子，很容易讓人聯想到它跟藍牙(Bluetooth)的使用情境非常相似。Wi-Fi Direct設計的主要用意的確和藍牙一樣，讓使用者可以隨時隨地很容易地建立P2P網路(表1)。
| 表1 藍牙與Wi-Fi Direct技術比較 |
| 特性 |
Bluetooth |
Wi-Fi Direct |
| 距離 |
10～20米 |
100米以上 |
| 頻寬 |
3Mbit/s(BT3.0+HS雖然利用WLAN傳輸較大檔案, 但因只支援802.11g，目前只能達到54Mbit/s) |
300Mbit/s |
| 耗電量 |
較小 |
較大 |
| 配對方式 |
PIN碼或配對鈕 |
WPS、PIN碼或配對鈕 |
| 搜尋服務 |
SDP |
Bonjour、UPnP |
| 應用程式 |
Bluetooth Profile如FTP、A2DP、HFP等等 |
TCP/IP網路應用程式如FTP、HTTP、DLNA等等 |
與藍牙相比，Wi-Fi Direct除了耗電量較大的問題外，在距離、頻寬兩個項目上均有極大的優勢。另外，藍牙對於上層的應用程式有各種的標準定義，例如檔案傳輸使用FTP，立體聲傳輸使用立體聲音訊傳輸協定(2DP)，Wi-Fi Direct並未規範上層應用程式的標準，而是直接採用各種TCP/IP網路應用程式。
目前Wi-Fi聯盟已經發表第一版的技術規格Wi-Fi Peer-to-Peer Technical Specification Version 1.00，並預計在2010年中開始提供認證。而從幾家Wi-Fi晶片公司的軟體開發進度來看，2010年底以前市面上應該就可以看到支援Wi-Fi Direct的無線網卡在Windows 7平台上陸續發表。
Wi-Fi Direct除了改善以往Wi-Fi連線不方便的問題外，因為裝置之間可以直接連線而不必透過AP轉送封包，和傳統的Wi-Fi AP的連線架構相比，理論上可以增加一倍的資料流量，對於需要大量頻寬的應用如Wi-Fi Display是一大利多。
Wi-Fi聯盟希望藉由市場上龐大的裝置量及Wi-Fi Direct標準的制定，讓Wi-Fi技術能更順利地進入消費電子市場，但在這之前仍然有一些障礙必須克服。第一個是耗電量較大的問題，這會限制Wi-Fi Direct在可攜式電子裝置上的應用範圍，例如手機的電池能否支持連續兩個小時的影片播放到電視上。第二個是Wi-Fi Direct尤其是Group Owner需要更多的運算資源，因此利用Wi-Fi模組本身來實現整個Wi-Fi Direct的協定，對於許多運算能力有限的消費電子產品是比較方便的解決方案。最後一個問題可能會讓Wi-Fi Direct的方便性大打折扣。因為Wi-Fi Direct對於上層的應用程式沒有標準規範，完全開放讓晶片公司自行發展，雖然彈性很大，但是容易造成不相容。以兩台PC之間傳送檔案為例，A公司的晶片採用FTP而B公司則採用SMB，即使兩台PC可以透過Wi-Fi Direct建立連接，但使用者無法像藍牙一樣很簡單地傳送檔案，整個直覺操作的步驟無法一氣呵成。由目前各家晶片公司發表的發展藍圖來看，這個標準混亂的情況可能是未來Wi-Fi Direct能否順利讓使用者接受的一大隱憂。
(本文作者為海華科技研發處長)