葉雄峰

（四川大學(xué)計算機學(xué)院，成都610065）

基于P2P Wi-Fi通信系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

葉雄峰

（四川大學(xué)計算機學(xué)院，成都610065）

針對移動設(shè)備有網(wǎng)絡(luò)，或者手機信號差的環(huán)境中，無法進行即時通信和文件共享的問題，提出一種基于P2P Wi-Fi的通信系統(tǒng)，實現(xiàn)近距離下通信與文件共享，系統(tǒng)在iOS平臺實現(xiàn)。實驗表明，該系統(tǒng)的通信速率穩(wěn)定，相比較校園網(wǎng)通信，速率有一定的提升。

0 引言

近年來，由于移動設(shè)備的快速普及，網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的日益完善，移動互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為當今世界發(fā)展最快、市場潛力最大、前景最誘人的行業(yè)之一。移動互聯(lián)網(wǎng)包含三個要素：移動設(shè)備、移動應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)。即時通信服務(wù)和社交媒體應(yīng)用是移動互聯(lián)網(wǎng)使用的動力，特別是在發(fā)展中國家，即時通信已經(jīng)成為人們和家人、朋友保持聯(lián)系的重要方式。人們使用智能手機、平板電腦等各類移動終端，接入Internet傳遞和交換信息，數(shù)據(jù)的收發(fā)和共享變得十分方便［1］。

目前無線通信網(wǎng)絡(luò)主要為：移動蜂窩網(wǎng)絡(luò)和無線局域網(wǎng)（Wi-Fi）［2］。但這類網(wǎng)絡(luò)通信，都需要基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施的支持，在沒有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施或網(wǎng)絡(luò)信號差的情況下，無法進行通信。因此，實現(xiàn)一種不基于固定網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的通信方式是十分必要的。

相對于Android設(shè)備，iOS設(shè)備具有高度的安全性，流暢性和良好的用戶體驗。AirDrop［3］，是 iOS7新增的一項功能，可在iOS設(shè)備之間利用P2P Wi-Fi進行文件的分享。對點連接框架（Multipeer Connectivity）［4］是蘋果公司發(fā)布的基于iOS7的框架，其目的是使開發(fā)者可以創(chuàng)建通過Wi-Fi或者藍牙在近距離范圍內(nèi)建立連接的應(yīng)用。

本文設(shè)計的系統(tǒng)實現(xiàn)在iOS移動設(shè)備上，利用Multipeer Connectivity多點連接框架，實現(xiàn)移動設(shè)備點對點通信。相對于藍牙，P2P Wi-Fi的傳輸速率更高、通信范圍更廣。

基于上述背景，本文提出一種基于P2P Wi-Fi的通信系統(tǒng)，實現(xiàn)近距離的下的通信與文件共享。

1 系統(tǒng)設(shè)計

本文實現(xiàn)的通信系統(tǒng)主要包含三個模塊，分別為：連接模塊、通信模塊、共享模塊。

1.1 連接模塊

連接模塊主要利用Multipeer Connectivity多點連接框架，為iOS移動設(shè)備之間通信和文件共享的實現(xiàn)做基礎(chǔ)支持。該模塊的工作流程如下：（1）設(shè)備自身宣傳，使得設(shè)備可以被其他設(shè)備發(fā)現(xiàn)；（2）搜索設(shè)備，設(shè)備發(fā)現(xiàn)附近可連接的設(shè)備進行連接；（3）會話的建立，設(shè)備通過會話進行數(shù)據(jù)傳輸。

1.2 通信模塊

通信模塊是建立在連接模塊的基礎(chǔ)上，通過會話實現(xiàn)移動設(shè)備的點對點即時通信。具體的實現(xiàn)如下：（1）發(fā)送端：發(fā)送端回去輸入框的輸入，并為消息設(shè)置消息類型，消息以二進制的方式通過會話進行傳輸。（2）接收端：接收端采取監(jiān)聽會話的方式來進行消息接受，接收到消息后，并按照消息的類型，讀取消息并添加到消息列表。

1.3 共享模塊

本文實現(xiàn)的系統(tǒng)主要進行文件的共享，將文件從一個移動設(shè)備共享到另一個設(shè)備。共享模塊的主要流程如下：（1）連接設(shè)備：與將要共享文件的設(shè)備建立連接；（2）文件選取：選擇想要共享的文件；（3）文件發(fā)送：設(shè)備通過會話將文件發(fā)送給連接的設(shè)備。

2 系統(tǒng)實現(xiàn)

本文實現(xiàn)的通信系統(tǒng)是基于iOS平臺，采用Ob?jective-C編程。

2.1 連接模塊的實現(xiàn)

連接模塊主要有MultipeerManger主類實現(xiàn)，主類包括四個重要的成員變量：PeerID、Advertiser、Browser和Session。基本的流程是MultipeerMangerAdver?tiserAssistant發(fā)出廣播通知，供附近的移動設(shè)備發(fā)現(xiàn)并邀請；MultipeerMangerBrowserViewController搜索發(fā)現(xiàn)附件的設(shè)備，并邀請加入會話；MultipeerManger處理與會話相關(guān)的事件。實現(xiàn)效果如圖1所示。

圖1

2.2 通信模塊的實現(xiàn)

設(shè)備A先發(fā)出廣播，設(shè)備B用于搜索其他設(shè)備。設(shè)備B搜到之后，會向A發(fā)送邀請，建立連接。當設(shè)備A接受到之后，會向B發(fā)送一個會話，若建立成功則可以互相通信。本文利用ChatView視圖控制器類，連接網(wǎng)內(nèi)聊天界面，來實現(xiàn)即時通信。

2.3 共享模塊的實現(xiàn)

共享模塊通過SendFileVC來實現(xiàn)。在SendFi?leVC類中，實現(xiàn)文件的選取和發(fā)送，共享模塊的實現(xiàn)效果如圖2所示。

圖2

3 實驗結(jié)果與分析

本文主要針對共享模塊在共享文件的速率做了對比實驗，來驗證基于P2P Wi-Fi通信的有效性和共享文件時的效率。

實驗設(shè)計了1.7MB、10.8MB、35MB三組數(shù)據(jù)，記錄在文件共享時所消耗的時間，并與校園Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)進行對比。基于P2P Wi-Fi的文件共享速率數(shù)據(jù)如表1所示，校園Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)的文件共享速率數(shù)據(jù)如表2所示。

表1 P2P Wi-Fi共享文件速率

表2 校園Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)共享文件速率

從表1和表2可以看出，文件從1.7MB到35MB，P2P Wi-Fi共享文件速率的傳輸速率相比較于校園Wi-Fi有很大的優(yōu)勢，并且P2P Wi-Fi共享文件的速率，逐漸穩(wěn)定。

4 結(jié)語

本文設(shè)計實現(xiàn)了不依賴于網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的通信系統(tǒng)，設(shè)備之間的通信基于P2P Wi-Fi通信方式。通過實驗，表明基于P2P Wi-Fi對于一定速率的網(wǎng)絡(luò)在傳輸速率方面有著很大的優(yōu)勢。

［1］工業(yè)和信息化部電信研究院.移動互聯(lián)網(wǎng)白皮書［R］.北京：工業(yè)和信息化部電信研究院，2011.

［2］劉娟維.移動Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中基于QoS的多徑路由算法研究［D］.西安：西安電子科技大學(xué)，2010.

［3］在 iPhone、iPad 或 iPod touch 上通過 AirDrop 共享內(nèi)容［EB/OL］.（2017-2-21）［2016-10-12］.https：//support.apple.com/zh-cn/HT204144.

［4］Ebert R.iOS&Swift Tutorial：Multipeer Connectivity［EB/OL］.（2017-02-10）［2017］.http：//www.ralfebert.de/tutorials/ios-swiftmultipeer-connectivity/.

Design and Implementation of Communication System Based on P2P Wi-Fi

YE Xiong-feng
（College of Computer Science，Sichuan University，Chengdu 610065）

For mobile device in the environment without network or mobile phone signal,to instant communication and file sharing,proposes a com?munication system based on P2P Wi-Fi to realize the communication and file sharing under close distance.The system is implemented on iOS platform.The Experiments show that the communication rate of the system is stable,compared with the campus network communica?tion,the rate has a certain increase.

iOS平臺；P2P Wi-Fi；即時通信；移動設(shè)備

1007-1423（2017）28-0076-03

10.3969/j.issn.1007-1423.2017.28.020

葉雄峰（1993-），男，浙江衢州人，碩士研究生，研究方向為移動互聯(lián)、自組織網(wǎng)絡(luò)

2017-07-20

2017-09-10

iOS Platform;P2P Wi-Fi;Instant Messaging;Mobile Devices