802.11mc ve 802.11az — Wi-Fi ile Hassas Konumlama (FTM / RTT)

RSSI tabanlı konumlamanın sınırı

Klasik Wi-Fi konumlaması, cihazın birden fazla AP'de ölçülen sinyal gücüne (RSSI) dayanır: ya mesafe sinyal zayıflamasından tahmin edilir ya da önceden toplanmış bir 'parmak izi' haritasıyla eşleştirilir. Sorun şu ki RSSI, mesafenin çok kötü bir göstergesidir: cihazın yönü, insan vücudu, yansımalar ve farklı cihazların farklı ölçüm hassasiyeti 5-10 dB dalgalanmaya yol açar. Pratikte RSSI tabanlı doğruluk tipik olarak 5-15 metredir.

Kesin bir mesafe ölçümü için güçten değil, zamandan yararlanmak gerekir: radyo dalgaları ışık hızında ilerler (yaklaşık 30 cm/nanosaniye). Sinyalin gidiş-dönüş süresini nanosaniye düzeyinde ölçebilirseniz, mesafeyi metre altı doğrulukla hesaplayabilirsiniz.

802.11mc FTM: gidiş-dönüş süresini ölçmek

802.11mc (2016'da 802.11-2016 standardına dahil edildi), Fine Timing Measurement (FTM) protokolünü tanımlar. İstemci (initiator), AP'den (responder) bir FTM oturumu ister. AP bir FTM çerçevesi gönderir ve gönderim zamanını (t1) kaydeder; istemci varış zamanını (t2) kaydeder ve ACK gönderir (t3); AP ACK'in varış zamanını (t4) kaydeder ve bir sonraki FTM çerçevesinde t1 ile t4'ü istemciye bildirir.

Gidiş-dönüş süresi RTT = (t4 − t1) − (t3 − t2) formülüyle hesaplanır; mesafe ise RTT × c / 2'dir. Ölçümler bir patlama (burst) halinde tekrarlanır ve ortalaması alınır. Üç veya daha fazla AP'ye olan mesafe trilaterasyonla birleştirildiğinde cihazın konumu bulunur. Android, 9. sürümden itibaren Wi-Fi RTT API'si ile bu yeteneği uygulamalara açmıştır.

Doğruluğu belirleyen faktörler

FTM'in doğruluğu, kanal genişliği ve görüş hattına sıkı sıkıya bağlıdır. Daha geniş kanal, daha keskin zaman çözünürlüğü demektir: 20 MHz'te birkaç metre olan hata 80 MHz'te 1-2 metreye iner. Görüş hattı olmadığında (NLOS) sinyal duvardan dolanarak veya yansıyarak gelir ve ölçülen yol gerçek mesafeden uzundur; bu da sistematik hataya yol açar.

802.11az: yeni nesil konumlama (NGP)

802.11mc'nin üç önemli eksiği vardı: güvenlik yoktu (ölçümler sahte cihazlarca manipüle edilebilirdi), ölçeklenebilirlik zayıftı (her istemci tek tek oturum açıyordu) ve gizlilik korunmuyordu. 2023'te onaylanan 802.11az bu eksikleri giderir.

802.11az, ölçümleri HE/EHT (Wi-Fi 6/7) PHY'si üzerinde NDP tabanlı sondalama ile yapar; bu sayede MIMO ve geniş kanallardan yararlanarak doğruluğu artırır. Trigger tabanlı ölçüm, OFDMA ile birden fazla istemcinin aynı anda ölçüm yapmasına izin verir. Güvenli LTF (Secure LTF) ve PMF ile korunan ölçüm çerçeveleri sahte mesafe saldırılarını engeller. Pasif konumlama modunda ise istemci hiç yayın yapmadan AP'ler arasındaki ölçüm yayınlarını dinleyerek kendi konumunu hesaplar — GPS benzeri, gizliliği koruyan ve sınırsız istemciye ölçeklenen bir yöntem.

Tasarım gereksinimleri

Konumlama hedefi olan bir ağ, yalnızca kapsama için tasarlanmış bir ağdan farklıdır. Kapsama tasarımı AP'leri koridorlara dizebilir; konumlama ise her noktadan en az üç-dört AP'nin iyi bir geometriyle görülmesini ister. F2, RTLS hedefi olan projelerde AP yerleşimini kapsama, kapasite ve konum geometrisi birlikte gözetilerek planlar.

• Her noktadan en az 3-4 AP görünürlüğü, mümkünse -75 dBm üzeri.
• AP'leri yalnızca koridor ortasına değil, alanı çevreleyecek biçimde yerleştirin.
• AP koordinatlarını (x, y, z) santimetre hassasiyetinde kaydedin.
• İstemci FTM/802.11az desteğini envanterde doğrulayın.
• Metre altı ihtiyaçlarda UWB veya BLE AoA ile hibrit mimari değerlendirin.