一、Miracast基础概念

1.1 Miracast的介绍

        Miracast 是一套通用无线投屏标准，旨在让手机、笔记本电脑等设备，能通过Wi-Fi直连的方式，实时把屏幕画面、音频同步镜像传输到电视、投影仪等大屏幕上，源设备屏幕上显示什么，接收端同步显示什么，整个过程无需任何线缆，标准 P2P 模式下也无需依赖现有无线路由器（Source和电视直接 Wi-Fi Direct 连接）；但在 Concurrent （并发共存模式）/ Cross-connection（跨连接模式） 模式下可复用现有 WiFi 网络。

1.2 Miracast核心角色

1、Source（发送方/源端）

        通俗的来讲就是手里有画面、负责往外“输出屏幕”的设备，比如你手机开启无线投屏，手机本身就是 Source。主要是用来采集屏幕画面、音频，编码音视频，发起连接，持续推送音视频流。常见设备有安卓手机、Windows PC等。

2、Sink（接收方/宿端）

        通俗的来讲就是负责接收画面、解码、显示出来的设备。主要用来接收码流、解码、渲染画面与音频，输出显示，常见设备有智能电视、电视盒子、投影仪等。

 

 

二、Miracast 底层原理

        Miracast 对应的底层协议为 Wi-Fi Display（WFD），由 Wi-Fi Alliance（Wi-Fi 联盟）制定的技术规范、底层通信协议标准，定义一套完整无线屏幕镜像交互规则。

2.1 Miracast整体架构

        Miracast 整体架构自下而上分为硬件驱动层、Wi-Fi 抽象层、协议媒体层、会话管理层、应用层。底层依托 Wi-Fi 抽象层完成 Wi-Fi Direct (P2P) 点对点组网，Sink 默认作为 P2P GO、Source 作为 P2P GC 建立无线链路；系统划分两条独立传输通道，TCP 承载 RTSP 信令，结合 WFD 扩展字段完成会话协商、参数配置与 UIBC 反向控制；UDP 承载 RTP/RTCP 传输音视频码流。Source 端完成屏幕音频采集、硬件 VPU 编码与 RTP 封包推送；Sink 端执行 RTP 解包、音视频解码、同步渲染，依靠 RTCP 完成时钟校准与网络状态反馈；会话管理层统一管理 WiFD 会话生命周期与状态流转，应用层提供设备列表、投屏控制等交互能力，完成实时屏幕镜像投屏。

 

分层架构图

2.2 Wi-Fi Direct关键技术

        Wi-Fi Direct就是不需要无线路由器，两个 Wi-Fi 设备之间自己建立独立无线链路，即P2P 组内独立私有网段。Miracast 标准强制使用这套 P2P 链路传输音视频流。

2.2.1 基本角色

        Wi-Fi Direct 组网形成一个 P2P Group（P2P 组），组内只有两种角色：

1、P2P GO (Group Owner，组拥有者)

        虚拟 AP，相当于 “临时迷你路由器”，负责分配 IP、管理 P2P 组、信道。在标准 Miracast 组网，Sink 接收端（电视 / 投屏盒子）作为 GO。

2、P2P GC (Group Client，组客户端)

        接入 GO 的客户端，类似手机连 WiFi。在标准 Miracast 组网，Source 发送端（手机）作为 GC。

2.2.2 G/O 协商规则

1、WFD 标准默认规则：协商阶段 Sink 广播更高 GO 优先级，优先抢占 Group Owner；

2、两端争夺 GO 场景协商失败：多次协商超时，放弃 P2P 组网，自动降级为 Infra 局域网投屏；部分设备支持配置固定 GO。

3、GO 与 GC 网段分配规则：GO 分配 192.168.49.x 私有网段，GC 自动 DHCP 获取 IP。

2.2.3 四种工作模式  

        WFD 规范定义了多种 P2P 工作模式，实际投屏体验并不都是"Sink 当 GO、Source 当 GC"的标准模式：

模式	角色分配	发现机制	传输通道	典型场景
Standard P2P	Sink = GO Source = GC	WFD IE 探测帧	Wi-Fi Direct	电视未联网
Persistent P2P	复用历史 P2P 角色，记忆密钥	WFD IE + Persistent Group	Wi-Fi Direct	反复投屏同一台电视，省重连时间
Autonomous GO	任一方可做 GO（不强制 Sink）	WFD IE	Wi-Fi Direct	灵活组网，对等设备间互投
Concurrent / Cross-connection	都不建 P2P Group，走已连接的 WiFi Infra AP	mDNS / DNS-SD	LAN（TCP/UDP）	Source已连家里 WiFi，电视在同一网段

2.2.4 P2P 组网流程

1、设备发现（Scan）：两端交替发送 P2P 探测帧，互相感知对方支持 Wi-Fi Direct；

2、能力协商：协商谁做 GO、谁做 GC（WFD 规范约定 Sink 优先成为 GO）；

3、P2P 组建立：GO 启动虚拟 AP，GC 发起连接、完成认证；

4、建立通路：GC 从 GO 获取 IP 地址，建立 TCP/UDP 通路；

5、开始投屏：上层启动 WFD (Miracast) RTSP 投屏会话。