Wi-Fi Direct: Tutorial

Wi-Fi Direct: Nos dias atuais a tecnologia sem fio (Wi-Fi) está presente cada vez mais nas vidas das pessoas. Seja utilizando aplicativos em celulares ou acessando redes sociais através, não apenas, de notebooks, nos comunicamos sem a necessidade de fios. Isso está se tornando cada dia mais natural a medida que os avanços tecnológicos trazem mais benefícios aos dispositivos e a medida que novos planos de comunicação tornam mais atrativos se “desconectar” de um fio.

Apesar de a comunicação ser usual, ela nem sempre é fácil. É necessário pagar para ter acesso a alguma tecnologia sem fio, seja ela wi-fi ou celular. Apesar de existirem algumas redes wi-fi que não se faz necessário o pagamento, geralmente o acesso a elas é concedido após algum cadastro e nem sempre a conexão é boa, com muitos atrasos.

Porém existem algumas tecnologias que o acesso à ela é gratuito, bastando ter o dispositivo, como o Bluetooth. Contudo, seu alcance e taxa de transmissão são limitados (apesar de existirem avanços nesse sentido).

Além do Bluetooth, existiu uma tentativa de utilizar a própria placa wi-fi para se comunicar diretamente com outro dispositivo, o chamado wi-fi modo ad-hoc. A ideia era utilizar a placa e aproveitar seu alcance e taxa de transmissão para fazer a comunicação direta entre dispositivos, comunicação par-a-par (peer-to-peer:P2P). Todavia, o wi-fi ad-hoc não vingou, o que fez com que a Wi-Fi Alliance criasse o Wi-Fi Direct, tecnologia para comunicar dispositivos diretamente utilizando todas as vantagens do já bem estabelecido wi-fi.

1-Wi-Fi Direct

Os primeiros usos da tecnologia foram feitos pela Intel com seu processador Centrino 2 no ano de 2008, portanto é uma tecnologia muito nova ainda. A partir de 2010, várias empresas lançaram produtos que suportavam a tecnologia e então ela começou a ser mais estudada e ter avanços mais significativos.

Como dito anteriormente, a Wi-Fi Alliance, responsável pelo padrão IEEE 802.11 (wi-fi), desenvolveu a tecnologia. Para utilizá-la, não é necessário pagamento, ou seja, assim como o Bluetooth, se um equipamento a suporta, não é necessário gastar mais nada para utilizá-la. Porém, apenas equipamentos homologados pela Agência Nacional de Telecomunicações podem ter Wi-Fi Direct.

Apesar de ser nova, algumas empresas já disponibilizam ferramentas para criar aplicativos que usam a tecnologia para se comunicar, algumas delas são: Android – a partir de 4.0, Windows – a partir do Windows 8, Intel – a partir do Centrino 2 – e Linux – instalando wpa_suplicant versão 2 ou acima.

Como a tecnologia utiliza a interface wi-fi do dispositivo para fazer comunicação P2P, Wi-Fi Direct possui o mesmo alcance e taxa de transmissão que o padrão normal, porém precisa que um dispositivo faça o papel de ponto de acesso (Access Point – AP). Contudo, apesar de existir a necessidade de um dispositivo ser o AP, esse dispositivo não precisa ser o mesmo e um ele pode ter o papel de AP em uma rede ad-hoc e ser um cliente (que se conecta a um AP) em outra, logo o papel de AP é variável.

A conexão entre os dispositivos dispensa a presença de um roteador, os dispositivos se conectam diretamente utilizando suas antenas wi-fi. Portanto quaisquer dispositivos que possuam uma antena wi-fi e sejam licenciados podem se conectar diretamente. 

Apesar de algumas aplicações que utilizam o Wi-Fi Direct estarem começando a surgir, hoje ela é utilizada basicamente para transferência de arquivos entre os dispositivos. Tomando como base a figura anterior, o usuário do laptop se conecta à televisão e envia uma mídia (neste exemplo, uma foto) para ela. Essa mídia por sua vez é exibida na televisão para que todos possam ver. Outro usuário portanto um smartphone pode se interessar pela mídia, se conectar à televisão e receber a foto, exibindo-a na tela do aparelho.

Um questionamento válido é: “qual a diferença entre Wi-Fi Direct e Bluetooth, visto que ambos fazem conexão entre dispositivos e transferem arquivos?”. A resposta à isso está nos parágrafos anteriores. Como a tecnologia Wi-Fi Direct foi criada em cima da wi-fi convencional, ela possui o mesmo alcance, taxa de transmissão, QoS e todas as características dele. Portanto, além de os dispositivos não precisarem estar muito próximos geograficamente, a comunicação se dá muito mais rápido e mais segura.

Esta tecnologia promete concorrer com o Bluetooth mas também com a indústria de roteadores, já que é possível, utilizando um equipamento licenciado, conectá-lo na Internet e compartilhá-la com os outros dispositivos. Isso pode trazer um benefício para empresas que fazendo com que a troca de informação entre os vários dispositivos presentes seja direta, sem a necessidade de um roteador.

2-Arquitetura

Para que os dispositivos que possuem Wi-Fi Direct, aqui chamado de dispositivos P2P, se comuniquem, é necessário que um grupo seja criado e que exista um AP para o grupo, ou seja, que exista um dispositivo no qual os outros se conectem para que as informações possam ser enviadas na rede (grupo). Dentro do grupo os dispositivos P2P podem se dividir em: Donos do Grupo P2P ( P2P Group Owner – P2P GO) e Cliente P2P. O P2P GO é o dispositivo que terá o papel de AP dentro do grupo e os Clientes P2P são os demais dispositivos que se conectam ao AP.

Como explicado mais acima, o papel de AP é variável, visto que um dispositivo pode ser P2P GO e Cliente P2P em grupos diferentes, e lógico, com o mesmo dispositivo sendo P2P GO em um grupo e, ao mesmo tempo, Cliente P2P em outro. Isto é possível em dois casos:

1. O dispositivo utiliza interfaces diferentes para se comunicar nos dois grupos
2. O dispositivo utiliza técnicas de virtualização dividindo o canal por tempo

No primeiro caso, o dispositivo pode utilizar uma interface para ser o P2P GO e outra para ser o Cliente P2P. Já no segundo, ele utiliza a mesma interface para ambos papéis, porém fica trocando de tempo em tempo o papel que ele irá exercer.

Figura 1 – Exemplo de grupo P2P

Na Figura 1, podemos ver exemplos de como um dispositivo pode ser P2P GO e Cliente P2P ao mesmo tempo. Na primeira figura, o segundo laptop da esquerda para a direita é Cliente P2P para o grupo formado por ele, o outro laptop e o celular, que neste caso é o P2P GO, e o mesmo laptop é P2P GO do grupo formado por ele e a impressora. O mesmo ocorre na segunda figura, onde o laptop é cliente do roteador e P2P GO para a televisão.

Para encontrar grupos e serviços nas redondezas, os dispositivos possuem os recursos Direct Device Discovery e Service Discovery. O primeiro procura e informa o dispositivo outros dispositivos que estejam utilizando o Wi-Fi Direct na área listando-os na tela do dispositivo. O segundo informa serviços, tais como impressão e stream, que estejam sendo disponibilizados na redondeza.

As figuras a seguir mostram como o compartilhamento de um arquivo acontece utilizando dois dispositivos equipados com Wi-Fi Direct.

Nesta figura, podemos ver primeiro o nome do meu dispositivo na parte de cima da tela (Ricardo Marinho) e logo abaixo, os dispositivos nas redondezas que estão com Wi-Fi Direct ligado, neste caso o nome é “XT1069_723f”.

Depois que ambos dispositivos se reconhecem, o dispositivo encontrado tenta se conectar ao meu. Neste momento, uma mensagem é exibida na tela do meu dispositivo para que eu confirme a conexão pressionando a tecla “Conectar”. Perceba que existe um tempo de 30 segundos para que eu aceite a conexão.

Assim que a conexão é estabelecida, ambos dispositivos podem começar a trocar informações, neste exemplo, escolhi um arquivo de áudio de minha lista. Depois de decidido qual arquivo compartilhar, eu escolho a forma como quero esse compartilhamento, aqui utilizamos Wi-Fi Direct, listado junto com as outras formas que o dispositivo possui. Com o arquivo escolhido e selecionando Wi-Fi Direct para compartilhar, uma listagem de dispositivos conectados ao seu aparece para que o usuário escolha com quem ele quer compartilhar o arquivo, aqui, apenas o dispositivo “XT1069_723f” está conectado, então somente ele aparece na listagem.

Por último, selecionamos o dispositivo que receberá o arquivo e pressionamos o botão “OK” no alto da tela para compartilhar o arquivo.

3-Conclusão

A utilização de comunicação sem fio cresce a cada dia e sempre aparecem novas aplicações e necessidades dos usuários. Uma dessas necessidades é poder se comunicar sem que necessariamente exista uma rede pré-estabelecida no local, ou seja, que os dispositivos possam se comunicar sem que exista um AP por perto e enviem as informações diretamente ao destino. A tecnologia usualmente utilizada é a Bluetooth, porém seu alcance e taxa de transmissão podem não atender todas as demandas dos usuários. Nesse sentido, a Wi-Fi Alliance desenvolveu a tecnologia Wi-Fi Direct, que utiliza a interface wi-fi dos dispositivos para fazer a comunicação direta entre eles. Nessa tecnologia, devido ao fato de utilizar a interface wi-fi, o alcance, taxa de transmissão e QoS são melhores que o Bluetooth, já que herda todas essas característica do padrão wi-fi, já muito bem estabelecido. Além disso, o uso dessa tecnologia é simples. O processo de conexão e troca de informações com outro dispositivo é o mesmo que  de outros já disponíveis (como mostrado nas figuras). A tecnologia também pode ser utilizada para outros propósitos além de transmitir arquivos, como por exemplo, compartilhar internet.

Desta forma os possíveis usos e aplicações da tecnologia são variados fazendo com que ela tenha muito a evoluir e beneficiar vários usuários.