Study of the ranging error in Android-based IEEE 802.11mc devices

Abstract

La multilateració mitjançant l’observació del temps d’anada i tornada (RTT) d’un senyal és una prometedora tècnica d’ubicació per a posicionaments en interiors. L’estàndard IEEE 802.11mc inclou un protocol anomenat Fine Time Measurement (FTM) que proporciona suport per a aquesta tècnica en xarxes WiFi. L’objectiu d’aquest projecte és estudiar el rendiment d’aquest protocol quan es mesuren els RTT i aquestes mesures es converteixen en distàncies, especialment pel que fa a l’error de mesurament. Per dur a terme l’estudi, aquest projecte constarà de tres etapes principals: 1. Construïu una aplicació mòbil capaç d'executar el procediment d'ubicació IEEE 802.11mc en qualsevol dispositiu compatible amb el protocol, fins i tot si el dispositiu no està certificat per a això. 2. Recopilació de les dades d’ubicació. 3. Avaluació estadística de l’error d’interval. Un cop obtinguts els resultats de l'estudi estadístic, cal treure les conclusions corresponents: 1. Hi ha notables diferències entre diferents marques d’AP. 2. És probable que el procediment de calibració de l’AP afecti la precisió en els intervals curts. 3. Els resultats de bandes de freqüència inferiors i més poblades (és a dir, 2,4 GHz) són més pobres si es comparen amb els reportats a la banda de 5 GHz. 4. L’orientació del terminal mòbil ha demostrat ser important a l’hora de mesurar la distància. 5. En general, com més llarga sigui la distància, més precises seran les mesures.

La multilateración mediante la observación del tiempo de ida y vuelta (RTT) de una señal es una prometedora técnica de ubicación para posicionamientos en interiores. El estándar IEEE 802.11mc incluye un protocolo llamado Fine Time Measurement (FTM) que proporciona soporte para esta técnica en redes WiFi. El objetivo de este proyecto es estudiar el rendimiento de este protocolo cuando se miden los RTT y estas medidas se convierten en distancias, especialmente en cuanto al error de medición. Para llevar a cabo el estudio, este proyecto constará de tres etapas principales: 1. Construir una aplicación móvil capaz de ejecutar el procedimiento de ubicación IEEE 802.11mc en cualquier dispositivo compatible con el protocolo, incluso si el dispositivo no está certificado para ello. 2. Recopilación de los datos de ubicación. 3. Evaluación estadística del error de intervalo. Una vez obtenidos los resultados del estudio estadístico, hay que sacar las conclusiones correspondientes: 1. Hay notables diferencias entre diferentes marcas de AP. 2. És probable que el procedimiento de calibración de la AP afecte la precisión en los intervalos cortos. 3. Los resultados de bandas de frecuencia inferiores y más pobladas (es decir, 2,4 GHz) son más pobres si se comparan con los reportados en la banda de 5 GHz. 4. La orientación del terminal móvil ha demostrado ser importante a la hora de medir la distancia. 5. En general, cuanto más larga sea la distancia, más precisas serán las medidas

Multilateration by observing a radio signal round trip time (RTT) is a promising location technique for indoor positioning. The IEEE 802.11mc standard includes a protocol named Fine Time Measurement (FTM) that provides support for that technique in WiFi networks. The goal of this project is to study the performance of this protocol when measuring the RTTs and these measurements are turned into distances, especially in what concerns the measurement error. To carry out the study, this project will consist of three main stages: 1. Building a mobile application able to run the IEEE 802.11mc location procedure on any device compatible with the protocol, even if the device is not certified for that. 2. Gathering the location data. 3. Statistical assessment of the ranging error. Once the results of the statistical study have been obtained, the corresponding conclusions must be drawn: 1. There are noticeable differences between different AP brands. 2. AP calibration procedure is likely to impact the accuracy on short ranges. 3. Results on lower and more populated frequency bands (i.e., 2.4 GHz) are poorer if compared with those reported at the 5 GHz band. 4. The orientation of the mobile terminal has demonstrated to be important when measuring the distance. 5. In general, the longer the distance, the more accurate the measurements.