CarPlay无线连接方案详解(WIFI部分)

这篇博客是继上一篇CarPlay wireless(蓝牙+WiFi)连接方案(蓝牙部分)的第二部分：Wi-Fi部分。在这篇博客中我主要是针对CarPlay over wireless方案中的Wi-Fi部分做介绍。

在Wi-Fi方面，车载设备工作在AP模式下，Apple设备作为STA连接到车载设备(AP)。首先，在蓝牙进行Carplay相关交互前，车载设备的Wi-Fi已经工作在AP模式下，车载设备的Wi-Fi证书(Wi-Fi credentials，即Wi-Fi(AP)的BSSID，SSID，Security，WPA2 PSK，工作信道(Operating Channel))通过iAP2 over Bluetooth与Apple设备交互成功后，接下来Apple设备作为STAt就开始与车载设备进行Wi-Fi连接了，该连接就是通常的基于Wi-Fi基础结构(Infrastructure)的WiFi连接，对于Wi-Fi及802.11、WFA协议部分，我将在我的另一个博客系列中做介绍，在这里就只针对CarPlay相关的Wi-Fi做介绍。当基于Wi-Fi的无线链路建立好后，接下来就是苹果的Bonjour服务来建立CarPlay会话。CarPlay会话建立完成后，接下来就是iAP2 profile的断开和蓝牙的断开。整个CarPlay over wireless的连接过程就完成了。

接下来，主要介绍CarPlay over wireless方案中对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，建议支持802.11ac VHT20，VHT40，VHT80。

2. 在频段上要求工作在2.4GHz或5GHz，如果工作在2.4GHz频段，要求车载设备(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频段，要求车载设备(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)。建议工作在5GHz频段，此外，需要限制信道切换(channel switch)功能在CarPlay中使用。

3. 基本的(Basic)Wi-Fi要求：

1). 车载设备的Wi-Fi需要工作在Software Access Point(SWAP)模式，也就是我们通常说的AP模式

2). 车载设备的Wi-Fi需要支持DCF(Distributed Coordination Function)

3). 车载设备的Wi-Fi需要支持下面基本类型的帧：

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). 车载设备的Wi-Fi需要支持电源管理和IEEE802.11定义的省电功能。

5). 车载设备的Wi-Fi可以支持short guard interval(400 ns)。

6). 车载设备的Wi-Fi需要支持OFDM数据率：6,9,12,18,24,36,48和54Mbps。

4. 高级的(Advanced)Wi-Fi要求：

1). 车载设备的Wi-Fi需要支持WFA(Wi-Fi联盟)的WMM(WFA Wireless Multimedia)的QoS(Quality of Service)机制。

2). CarPlay协议要求用AC_VO类型的QoS(WMM)Wi-Fi数据包传输音频数据流和控制数据流，用AC_VI类型的QoS(WMM)Wi-Fi数据包传输屏幕/视频数据流。

3). 车载设备的Wi-Fi也可以支持U-APSD(Universal Advanced Power Save Delivery)。

4). 当Apple设备要进入802.11省电模式时，它会发一个带有PM bit的null data包给车载设备(AP)，车载设备必须ACK这个包并且必须flush其Tx 硬件队列(hardware queue)里的所有还未发送出去的数据包，而还未进入硬件队列的包将不会再发送。

5. Wi-Fi安全要求：

1). 需要支持并使用WPA2个人安全模式(WiFi Protected Access version 2 Personal) ，也就是我们通常说WPA2-PSK安全模式。

2). 所有支持的加密算法/功能都应该有硬件来完成。

最后，介绍一下在CarPlay over wireless中所用到的两个信息元素(information Element(IE))，同时分别附上我在自己的开发平台上添加这两个IE的截图供参考(用Wireshark抓的beacon包)。

1. IEEE802.11 Interworking IE.

该IE要求车载设备(AP)支持。该IE中的Access NetWork Option字段用来提供是否CarPlay的车载设备(AP)提供Internet共享服务；Venue info字段用来告知该网络是由车载的设备提供，其Group code值为10（车载的设备）。

2. Apple Device IE.

该IE是Vendor IE，由Vendor自定义(ID:221(0xDD)，Apple的OUI:0x00-0xA0-0x40,Sub_type:0x00)，该IE需要添加在车载设备(AP)的Beacon，Probe Response和Association Response帧中。而该IE中最重要的就是其payload部分，由苹果公司自定义，有Flags，Name，Manufacture，dWds，Bluetooth MAC，Device ID等信息，细节可以查看Apple的CarPlay协议中的定义。

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