Wi-Fi Awareによるデバイスの接続性の強化

Wi-Fi Awareによるデバイスの接続性の強化

Wi-Fi Awareを使用して、ピアツーピアネットワーク接続を構築する方法を学びます。リアルタイムでのビデオ共有、大容量ファイルの転送、帯域幅と遅延が改善されたアクセサリの制御についても説明します。さらに、DeviceDiscoveryUI、AccessorySetupKit、Networkフレームワークを使用して、アプリでWi-Fi Awareを使用する方法も紹介します。

関連する章
- 0:00 - イントロダクション
- 1:01 - 概要
- 7:46 - ペアリング
- 15:05 - 接続
- 19:01 - 最適化
- 22:26 - ガイドライン
リソース
関連ビデオ

WWDC24
- AccessorySetupKitについて
こんにちは Swetankといいます Wi-Fiチームでエンジニアをしています今日は Wi-Fi Awareフレームワークとこれを使ってアプリでデバイス間のインタラクションを強化する方法を紹介しますまず Wi-Fi Awareの簡単な概要で基本を押さえます次にアプリにWi-Fi Awareを統合する方法を詳しく説明します
それから DeviceDiscoveryUIと AccessorySetupKitフレームワークでデバイスを安全に検出してペアリングする方法を説明しますペアリングの後 Networkフレームワークを使用してデバイスでWi-Fi Aware接続を設定する方法について説明します接続したら Wi-Fi Aware接続のパフォーマンスを監視して最適化する方法を見ていきます最後に大切な次のステップについていくつか説明しますでは概要から始めましょう Wi-Fi Awareを使うとデバイス間で直接通信できますルーターや中央サーバに依存する従来のモデルとは違って純粋なピアツーピアです
この接続は動的でオンデマンド型ですデバイスは実行時にお互いを見つけ安全なリンクを作成しますファイル共有やアクセサリ設定などのローカルでの一時的な体験に最適です Wi-Fi Awareは通常のWi-Fi接続と並行して動作しますつまりデバイスはインターネットとローカルネットワークに接続しつつ Wi-Fi Awareも使用しますまた Wi-Fi Awareは Wi-Fi Allianceが管理するグローバルスタンダードですクロスプラットフォームで相互運用可能でどのデバイスメーカーでも導入可能です Wi-Fi Awareでアプリが近くのデバイスをシームレスに検出して接続するという新しい体験ができます例えばメディアのストリーミング再生高速ファイル転送アクセサリ制御画面共有また必要ならこれらすべてを同時に行えます
Wi-Fi Awareという新しいフレームワークを導入することで iPhoneとiPadでこの体験ができます Wi-Fi Awareフレームワークを使用するとアプリは他のAppleデバイスやサードパーティデバイスさらにアクセサリにも接続できます
Wi-Fi Awareを使用すると接続はハイレベル認証され Wi-Fiレイヤーで暗号化されます高スループットと低レイテンシーをサポートします近くの他のデバイスへの接続と共存して同時実行できます
Wi-Fi Awareを使用するにはアプリで 2つの大まかなフローを処理するだけです最初のフローはデバイスのペアリングです
ペアリングは1回限りの設定プロセスで信頼関係を確立して安全に通信できるようにします 2番目のフローはペアリングされたデバイスの接続ですシステムは自動的に鍵交換やリンク暗号化などでデバイス間の接続を保護しますセキュリティプロトコルを管理する必要はまったくありませんペアリングが終わるとアプリはデバイスが近くにありアプリが実行されていればいつでも安全に再接続できますデバイスにシームレス高速安全に再接続できます次に Wi-Fi Awareを使用するためのアプリの設定方法を見てみましょうまず Wi-Fi Awareの中心概念であるサービスについて説明しますサービスはデバイスの検出と接続に使用されますサービスとはアプリが提供したり他のデバイスから受け取ったりする特定の機能のようなものだと考えてくださいアプリでのサービスの宣言に移る前にまずサービスの主なルールをいくつか理解しておきましょう
サービスは名前で識別されます
サービス名は一意で文字数字ダッシュのみで構成され 15文字以内である必要があります
完全なサービス名には 2つの部分があります
一意の名前の後にプロトコルが続きます TCPを使用するサービスの場合はtcp その他のプロトコルを使用するサービスの場合はudpです
自分のアプリと他のアプリのサービス名が競合するのを防ぐために IANAにサービス名を登録できます
次にサービスロールについて説明します Wi-Fi Awareでは特定のサービスに対して使用可能な 2つのロールがあります 1つ目はパブリッシャーですアプリはサービスをホストし他のデバイスから入ってくる接続をリッスンするサーバとして機能します
2つ目はサブスクライバーですアプリはサービスを使用して接続先となるデバイスを検索するクライアントとして機能します
ユースケースで必要ならアプリをパブリッシャーとサブスクライバーの両方として同時に機能させることができます
アプリのInfo.plistは使用するサービスを指定しますこれを行うには WiFiAwareServicesキーを追加しますこれはキーがサービス名で対応する値がそのサービスの構成になる辞書ですこの例ではアプリは 2つのサービスを宣言しますファイルサービスとドローンサービスです
各サービスに構成プロパティの辞書があります
サービスを公開可能にするには公開可能キーを含めますサブスクライブ可能にするにはサブスクライブ可能キーを含めますこの場合ファイルサービスは公開可能とサブスクライブ可能の両方と宣言されますこれはアプリ間ユースケースを構築する場合によく見られます
対照的にドローンサービスはサブスクライブ可能のみですこれはアクセサリと話すアプリを開発するときの一般的なシナリオですアプリはInfo.plistで宣言されているサービスのみ公開サブスクライブできることに注意してください次にコードに移って Info.plistで宣言されたデバイス機能やサービスにアクセスする方法を見てみましょう
アプリでWi-Fi Awareを使用する前にまずデバイスでサポートされているかを確認する必要がありますそのために WACapabilitiesの supportedFeaturesプロパティを確認します
Info.plistで定義された公開可能なサービスは WAPublishableService経由で利用可能になりますこの例では静的プロパティである fileServiceが後でサービスに簡単にアクセスできるように定義されていますサブスクライブ可能なサービスには WASubscribableService経由でアクセスします便宜上 2つの静的プロパティは fileServiceとdroneServiceを参照するように定義されています後で使用するためです
Wi-Fi Awareサービスをアプリに追加する方法がわかったところで Wi-Fi Awareデバイスをペアリングする方法について説明しましょうまずアプリユーザーにはペアリングフローがどう見えるか説明します先ほど述べたようにアプリは使用前に Wi-Fi Awareデバイスをペアリングしますアプリは APIを呼び出してシステムにペアリング用のUIを表示させることでペアリングフローをトリガーできますアプリのユーザーは簡単なプロセスに従うだけでペアリングできます
まずアプリが指定したパラメータに一致する近くのデバイスのリストからデバイスを1つ選択するよう求められます
次にもう一方のデバイスから提供された PINコードを入力してペアリングを承認します
最後にシステムがペアリングを完了し成功時に通知しますこれでアプリでデバイスを使用できるようになります一度利用可能になるとアプリは再度ペアリングフローを呼び出さずにオンデマンドでデバイスに接続できます
デバイスのペアリングに使用できるシステムフレームワークは2つあります DeviceDiscoveryUIと AccessorySetupKitです
DeviceDiscoveryUIはアプリ間の接続とアプリから別のデバイスへの接続を行います Appleデバイスとサードパーティデバイス両方とのペアリングをサポートします AccessorySetupKitでアクセサリ製造者はアクセサリをすばやくオンボードできますハードウェアアクセサリ製造者に推奨されるフレームワークです DeviceDiscoveryUIについて詳しく見ていきましょう
DeviceDiscoveryUIを使用しているユーザーはアプリのUIにあるボタンを押してデバイスを追加または選択しますパブリッシャー側ではアプリはAPIを呼び出してアドバタイザーの UIを表示します左側がその様子ですもう一方のデバイスではアプリはAPIを呼び出してデバイスピッカーUIを表示します右側がその様子です
ブラウザのUIは Wi-Fi Awareサービスに一致する近くのデバイスを検索してユーザーが選べるように提示しますペアリングされていないデバイスをユーザーが選択した場合システムは自動的にペアリングフローを開始します
ペアリングが必要な場合受信リクエストと PINコードがパブリッシャー側に表示されサブスクライバー側で入力されます
ユーザーがPINを確認するとシステムはデバイスをペアリングします完了するとアプリは他のデバイスに接続できるようになります
ここまで DeviceDiscoveryUIのフローを見てきました少しコードを見てみましょう
リスナー側ではアプリが DevicePairingViewを作成しますアドバタイズのためにそれをサービスに渡します
ブラウザ側ではアプリが DevicePickerビューを作成します検出のためにそれをサービスに渡します検出されたデバイスをタップすると DeviceDiscoveryUIは接続可能なネットワークエンドポイントをアプリにレンダリングします必要に応じて DeviceDiscoveryUIはネットワークエンドポイントを指定する前にペアリングを実行します
アクセサリ製造者であればアプリとのペアリングには AccessorySetupKitが推奨されていますアクセサリがBluetoothや Wi-Fi Awareなど複数のトランスポートを使用している場合 AccessorySetupKitは両方を同時にペアリングして設定します AccessorySetupKitを Wi-Fi Awareと使用する場合のペアリングフローを見てみましょう AccessorySetupKitを使用しているユーザーはアプリUIのボタンを押して開始しデバイスを追加または選択しますアプリは検出記述子を入力しデバイスの検出に使用するサービスとフィルタを指定します次にAccessorySetupKit UIが表示されます
AccessorySetupKitはサービスと検出フィルタに一致する近くのデバイスを検出し UIに表示します次にユーザーは設定するデバイスを選択します
設定中にユーザーはPINを入力して Wi-Fi Awareのペアリングを確認します PINはパブリッシャーに表示されサブスクライバー側で入力されます
その後システムはアプリに代わってペアリングを実行します
ここまで AccessorySetupKitのフローを見てきましたコードを見てみましょう Wi-Fi Awareデバイスを AccessorySetupKitとペアリングするにはまず ASDiscoveryDescriptorを作成してサービス名を指定しモデルやベンダーなどのデバイスプロパティでフィルタリングします次に ASAccessorySessionを作成して showPickerを呼び出し AccessorySetupKit UIを表示します検出とペアリングのプロセス処理はシステムが行いますペアリングが完了すると新しくペアリングされたデバイスを表す新しいASAccessoryが返されますこれには ASAccessoryWiFiAwarePairedDeviceIDが含まれますペアリングされたデバイスのIDですアプリはこのIDを使用して Wi-Fi Aware経由で対応する WAPairedDeviceを検索できますこのデバイスは Networkフレームワークで接続を開始するのに使用できます
AccessorySetupKitの詳細については WWDC24のセッション「Meet AccessorySetupKit」をご覧くださいデバイスのペアリング方法を説明しましたアプリがペアデバイスのリストにアクセスする方法を見てみましょう
Wi-Fi AwareはWAPairedDevice 構造体としてのペアデバイスを表示しますデバイスの一覧は WAPairedDeviceの allDevices APIを使用して取得できますペアリング中に学習したベンダーやモデル名のようなデバイスプロパティにアクセスできます
APIはすべてのデバイスまたは指定されたフィルタに一致するデバイスを取得できます
例えばベンダー名がExample Incに一致するすべてのデバイスを取得するには次のようにフィルタを作成します
アプリのペアリング済みデバイスのリストはいつでも変更できます例えば設定からデバイスが削除された場合アプリはこれらの変更をリッスンして UIやその他の状態を適宜更新しますフレームワークはWaPairedDevice.allDevicesを通じて非同期シーケンスを提供しておりこれを簡単に行えます
注意点としてここで説明したAPIはアプリで利用可能なすべてのペアリング済みデバイスを提供しますその時点で到達可能かどうかは考慮していません最初の大まかなフローであるペアリングについてお話ししました次に 2番目のフローに注目しましょうここでアプリはペアリング済みデバイスとの接続を確立しますコードを見る前にまず Wi-Fi Aware接続を行うための大まかなフローを理解しましょう接続には2つのデバイスが必要です 1つのデバイスはサービスをパブリッシュして特定のペアデバイスからの接続をリッスンします
もう一方のデバイスはサービスにサブスクライブして接続先となる特定のペアデバイスを検索します電力節約のためリスニングと検索はユースケースに必要な期間のみに制限する必要があります
ブラウザは指定されたサービスとデバイスの組み合わせを検出すると接続可能なネットワークエンドポイントをアプリに提供します次にアプリはエンドポイントを確認してそのうちの1つ以上との接続を確立しますリスナーは接続リクエストを受信してアプリに転送し接続を完了しますこの時点でデータが交換可能になります
アプリでNetworkフレームワークを使用して Wi-Fi Aware接続を確立する方法を見てみましょうパブリッシュまたはサブスクライブする前にアプリは対象となるペアリング済みデバイスを選択する必要がありますこの例ではパブリッシャーは名前がMy Deviceで始まるデバイスのフィルタを作成します
同様にサブスクライバーフィルタはベンダー名がExample Incで始まるデバイスを選択しています
Networkフレームワークを使用してリスナーとサブスクライバーインスタンスを開始するのに必要なパラメータがそろいました
NetworkListenerを構築するには先ほど作成したサービスオブジェクトおよびデバイスフィルタを指定します
この方法で作成されたNetworkListener は指定されたフィルタに一致する特定のサービスとペアデバイスの接続のみを受け入れます
Wi-Fi Awareパラメータに加えてアプリはネットワークパラメータを設定して状態の更新ハンドラを設定できます
同様に先ほどのサービスとデバイスのフィルタを使用して NetworkBrowserが作成されます
ブラウザはサービスをアドバタイズしていてフィルタに一致するペアリング済みのデバイスのみを検出します
リスナーとブラウザの作成に成功したらアプリで接続を確立できるようになりますリスナーで外部からの接続の受け入れを開始するにはリスナーオブジェクトに対して実行オペレーションを呼び出します
リスナーを起動すると他のデバイスがアプリを検出できるようになります
ブラウザでサービスのサブスクリプションを開始するにはブラウザオブジェクトに対して実行オペレーションを呼び出します
ブラウザを起動するとサービス提供中の近くのデバイスが検出されますブラウザは検出されたデバイスの一覧をネットワークエンドポイントとしてアプリに返します
その後アプリは検出されたエンドポイントを確認して対象となるエンドポイントが存在するか判断します
NetworkConnection APIを使用して目的のエンドポイントへの接続を開始します
接続が設定されるとリスナーは新しい接続を処理するためコールバックを受信してアプリに提供しますアプリはNetworkフレームワークAPIを使用してデータを交換できるようになりましたワイヤレスリソースと電力を節約するために必要な接続がすべて確立されたらリスナーとブラウザを停止します
Wi-Fi Aware接続のために必要なすべての手順を紹介しました次に接続パフォーマンスを最適化して可能な限り最適な体験を実現する方法を見てみましょうパフォーマンス最適化にはスループット遅延時間電力消費のバランスを取ることが必要ですほとんどの場合システムは妥当なデフォルトを適用しますただし必要であればアプリは特定の接続パラメータを調整できます
1つは Wi-Fi Awareパフォーマンスモードです Wi-Fi Awareのデューティ比に影響します
2つ目はトラフィックサービスクラスですパケット送信の優先度を設定しますデフォルトではベストエフォートですが対話型ビデオや音声に設定して遅延時間を短くできます
優先度の低いデータがある場合はバックグラウンドサービスクラスを利用して他のトラフィックとの干渉を回避します
通常バルクパフォーマンスモードはベストエフォートまたはバックグラウンドサービスクラスで使用されますこの組み合わせで消費電力は削減されますが遅延時間は長くなります
一方リアルタイムは対話型音声またはビデオサービスクラスで使用されますこれにより遅延時間は短くなりますが消費電力は大きくなりますリアルタイムモードの使用を決定する前にユースケースに必要か慎重に検討してくださいバッテリー消費にマイナスの影響が出る可能性があります Wi-Fi Awareフレームワークは接続パフォーマンスが調整可能な設定を提供するほか各ネットワーク接続ごとのオンデマンドのパフォーマンスレポートも提供しますパフォーマンスレポートには信号の強さスループット遅延速度に関する指標が含まれますこのフィードバックを使用してアプリのパフォーマンスを調整します Wi-Fiの接続強度や周囲の干渉デバイス機能は実環境で大きく異なるためアプリが煩雑なWi-Fi環境でどう動作するか必ずテストしてくださいさらに TCPなどのネットワークプロトコルからの接続フィードバックをアプリに反映させましょう
いくつかのコードを掘り下げて調整可能なパラメータの活用方法を見てみましょう先ほども説明しましたが Wi-Fi Aware接続はデフォルト設定がバルクパフォーマンスモードであることに加えサービスクラスはベストエフォートですプロファイリングでユースケースにさらに適した別の構成が見つかったらパブリッシャーのパラメータとサブスクライバーの接続インスタンスを設定してパフォーマンスモードおよびサービスクラスを調整します
この例ではパブリッシャーはリアルタイムパフォーマンスモードと対話型ビデオトラフィックサービスクラスを使用するように設定されています
サブスクライバー側でもアプリが作成したNetworkConnection オブジェクトに対して同じ設定が必要です
アプリのWi-Fi Aware接続を監視するには現在のパスにアクセスしてパフォーマンスレポートを見ますその後アプリはこのレポートに基づいてアクションを実行しユーザーの全体的な体験を向上させます
Wi-Fi Awareを使用したアプリ構築に必要なことをすべて紹介しましたみなさんの新しいアイデアを楽しみにしています話を終える前に大切な次のステップについてお話ししましょうもしWi-Fi Aware対応のデバイスを開発しているハードウェアメーカーであればアクセサリのデザインガイドラインを参照して Appleデバイスとの相互運用性を確保してくださいガイドラインドキュメントは Apple Developer Webサイトで入手できますガイドに従うことでデバイスが確実に Appleデバイスを検出してペアリングできるようになり強固なセキュリティを維持して接続パフォーマンスを最大化できますこのガイドは一貫性のある高品質の Wi-Fi Aware体験を構築するための最高のリソースです
さらに詳細な点については Wi-Fi Awareフレームワークに関するドキュメントをぜひ確認してみてくださいサンプルアプリも用意されています Wi-Fi Awareを使用してアプリを構築する方法とパフォーマンス構成の違いが動作にもたらす影響を理解できます
最後にもしWi-Fi Awareデバイスを構築しているならユーザーにとって可能な限り最適な体験を作り出すために相互運用性ガイドを活用できます
ご視聴ありがとうございました

import WiFiAware

// Check if Wi-Fi Aware is supported on your device
guard WACapabilities.supportedFeatures.contains(.wifiAware) else { return }

// Publishable service declared in Info.plist
extension WAPublishableService {
    public static var fileService: WAPublishableService {
        allServices["_file-service._tcp"]!
    }
}

// Subscribable services declared in Info.plist
extension WASubscribableService {
    public static var fileService: WASubscribableService {
        allServices["_file-service._tcp"]!
    }
    public static var droneService: WASubscribableService {
        allServices["_drone-service._udp"]!
    }
}

10:33 - Pair with DeviceDiscoveryUI

import DeviceDiscoveryUI
import WiFiAware
import SwiftUI

// Listener (Publisher) Device
// Invoke Listener UI
DevicePairingView(.wifiAware(.connecting(to: .fileService, from: .selected([])))) {
    // Provide a view to display to user before launching System UI
} fallback: {
    // Provide a view in case of error
}

// Browser (Subscriber) Device
// Invoke Browser UI
DevicePicker(.wifiAware(.connecting(to: .selected([]), from: .fileService))) { endpoint in
    // Process the paired network endpoint
} label: {
    // Provide a view to display to user before launching System UI
} fallback: {
    // Provide a view in case of error
}

12:29 - Pair with AccessorySetupKit

import AccessorySetupKit

// Configure ASDiscoveryDescriptor (Subscriber)
let descriptor = ASDiscoveryDescriptor()
descriptor.wifiAwareServiceName = "_drone-service._udp"
descriptor.wifiAwareModelNameMatch = .init(string: "Example Model")
descriptor.wifiAwareVendorNameMatch = .init(string: "Example Inc", compareOptions: .literal)
let item = ASPickerDisplayItem(name: "My Drone",
                               productImage: UIImage(named: "DroneProductImage")!,
                               descriptor: descriptor)

// Create and activate session
let session = ASAccessorySession()
session.activate(on: sessionQueue) { event in
    // Closure will execute when device is added with event: .accessoryAdded
    // ASAccessoryWiFiAwarePairedDeviceID can be used to lookup a WAPairedDevice
}
// Present Picker UI
session.showPicker(for: [item]) { error in
    // Handle error
}

13:51 - Access paired devices

import Foundation
import WiFiAware

// WAPairedDevice
var device: WAPairedDevice // Get using WAPairedDevice.allDevices

// Access WAPairedDevice properties
let pairingName = device.pairingInfo?.pairingName
let vendorName = device.pairingInfo?.vendorName
let modelName = device.pairingInfo?.modelName

// Create a filter to select devices of interest
let filter = #Predicate<WAPairedDevice> {
    $0.pairingInfo?.vendorName.starts(with: "Example Inc") ?? false
}

// Get all paired devices, matching the filter, at the current moment
// A new snapshot of all paired devices each time a device is added, changed, or removed
for try await devices in WAPairedDevice.allDevices(matching: filter) {
    // Process new snapshot of all paired devices
}

16:23 - Filter paired devices

import Foundation
import WiFiAware

// Listener (Publisher) Device
// Specify the paired devices of interest for the use case
let deviceFilter = #Predicate<WAPairedDevice> {
    $0.name?.starts(with: "My Device") ?? false
}

// Browser (Subscriber) Device
// Specify the paired devices of interest for the use case
let deviceFilter = #Predicate<WAPairedDevice> {
    $0.pairingInfo?.vendorName.starts(with: "Example Inc") ?? false
}

16:54 - Create listener and browser

import WiFiAware
import Network

// Listener (Publisher) Device: Construct a NetworkListener
let listener = try NetworkListener(for:
        .wifiAware(.connecting(to: .fileService, from: .matching(deviceFilter))),
    using: .parameters {
        TLS()
    })
    .onStateUpdate { listener, state in
        // Process state update
    }

// Browser (Subscriber) Device: Construct a NetworkBrowser
let browser = NetworkBrowser(for:
        .wifiAware(.connecting(to: .matching(deviceFilter), from: .fileService))
    )
    .onStateUpdate { browser, state in
        // Process state update
    }

17:44 - Establish a connection

// Listener (Publisher) Device: Start NetworkListener
try await listener.run { connection in  // Radio resources in use
    // Closure executes for each incoming connection
    connection.onStateUpdate { connection, state in
        // Process state update
    }
}

// Browser (Subscriber) Device: Start NetworkBrowser
let endpoint = try await browser.run { waEndpoints in // Radio resources in use
        // Review endpoints, decide whether to return or skip
        if let endpoint = self.endpoint(in: waEndpoints) { return .finish(endpoint) }
        else { return .continue }
    }
// Create the connection
let connection = NetworkConnection(to: endpoint, using: .parameters {
        TLS()
    })
    .onStateUpdate { connection, state in
        // Process state update
    }

21:11 - Tune performance

// Listener (Publisher) Device
// Configure .realtime + .interactiveVideo on NetworkListener
let listener = try NetworkListener(for:
        .wifiAware(.connecting(to: .fileService, from: .matching(deviceFilter))),
    using: .parameters {
        TLS()
    }
    .wifiAware { $0.performanceMode = .realtime }
    .serviceClass(.interactiveVideo))

// Browser (Subscriber) Device
// Configure .realtime + .interactiveVideo on NetworkConnection
let connection = NetworkConnection(to: endpoint, using: .parameters {
        TLS()
    }
    .wifiAware { $0.performanceMode = .realtime }
    .serviceClass(.interactiveVideo))

// Listener (Publisher) Device & Browser (Subscriber) Device
// Read performance report
let performanceReport = try await connection.currentPath?.wifiAware?.performance

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