端末発見問題情報工学専攻中村遼目次 WPAを用いた端末認証 位置検出技法 Cell-ID方式 TDOA方式 RSSI方式 補足三点測量 具体例 WPAを用いた端末認証端末認証サーバ AP ①ビーコン ②接続要求 ③接続要求通知 ④ID/パスワード要求 ⑤ID/パスワード送信 ⑦接続開始 ⑥認証完了 1. 端末は常時起動APのいずれかからビーコンを受け取る（若しくは、端末からのプローブ要求に対し、プローブ応答する） 2. 端末はビーコンを受け取ったAPに対し接続要求をする 3. APはその接続要求を認証サーバ（RADIUS）に通知する 4. 認証サーバはAPを介して端末に ID/パスワードを要求する 5. 端末はAPを介して認証サーバに ID/パスワードを送信する 6. 認証サーバはAPに認証完了を通知する 7. APは端末に接続開始する（このとき、端末はIPアドレスを受け取る）位置検出技法 1/3  位置検出技法には以下の３つの方式がある  Cell-ID方式  端末が現在接続しているAPのカバーする範囲（セル）を現在の端末の位置として推定する方式  技術：APで接続した端末を発見すること  特徴：位置推定精度が低い  使用例：初期のPHS セル2 セル1 セル4 セル3 位置検出技法 2/3  電波到達時間差（TDOA: Time Difference of Arrival）方式  端末が発する位置要求エコーを、複数のAPが受信し、AP間におけるエコー受信タイミングのずれと、各APが保持する内部時計の誤差を加味して端末の位置を推定する方式  技術：APで電波の到達時間を測定し三点測量を行うこと  特徴：各APが内部時計を持っていることが必要 x軸、y軸、z軸の空間座標を求めるには４つのAPが必要  使用例：GPS方式やCDMA方式の携帯電話、WiFi端末位置検出 Tn T1 P1 P Pn ||P-P2|| - ||P-P1||=c(T2 - T1) ： ||P-Pn|| - ||P-P1||=c(Tn - T1) T2 P2 ※信号の滞空時間から距離を測るTOA方式というものもあるが、こちらはAPと端末が正確な時刻同期と時間測定を持つ必要がある位置検出技法 3/3  電波強度（RSSI: Received Signal Strength Indicator）方式  受信電波強度を利用して位置推定を行う方式で、電波強度の利用方法により更に複数の方式がある・RADAR：APでのみ電波強度を計測し、端末ごとに独立して位置を測定・WiPS：全ての無線LAN機器で電波強度を計測（受信信号強度Pr(d)=P0 – 20log(4πd /λ)） P0：距離0の実測値・Ekahau：事前に電波強度を測定し、サーバに保存しておく  技術：電波強度を測定し三点測量を行う  特徴：電波強度測定のためのハードウェアを設置するか、端末側に予めソフトウェア（Network Stumbler 等）を用意させないといけないまた、実際に得られる電波強度は反射などの影響を受け、論理的な値が得られない  使用例：PHS、Bluetooth端末位置検出補足三点測量  AP端末間の距離が分かれば、三点測量により、位置を検出できる d3 d1 P1 P ||P-P1||=d1 ||P-P2||=d2 ||P-P3||=d3 P3 d2  尚、高さを固定した場合は２つの APから測定できる P2 位置検出サーバ具体例① （セルID方式）接続までの手順 1. 一般的な端末認証と同様に任意のAPから認証を行う AP1 AP2 AP3 AP4 AP5 AP6 AP7 AP8 AP9 前提 ① APは正方格子状に設置する（AP1,3,7,9は常時起動） ②隣接するAP間の距離は 50m以上70m未満 ③室内に壁などの障害物が無い ④APと端末との高低差を2m 2. 接続を完了させる前に、端末にエコーを発せさせ、近隣の常時起動 APで受信する 3. 受信したAPによって、次のように端末にAPを割り当てるエコーを受信したAP 端末に割り当てるAP AP1のみ AP1 AP1及びAP3 AP2 AP3のみ AP3 AP1及びAP7 AP4 ３つ以上のAP AP5 AP3及びAP9 AP6 AP７のみ AP7 AP７及びAP9 AP8 AP9のみ AP9 特徴（セルID方式）  長所最大100m 2m 最大99.98m 最大70.7m 99.98m  複雑な技術を必要としない  最初から位置検出精度は高くないので、ある程度の誤差（APと端末の高低差等）に影響されにくい  AP間の間隔が広く取れる  短所  端末間の距離を制限される  位置を検出するという動作には特化していない具体例② （TDOA方式）接続までの手順 AP1 AP2 AP5 AP4 AP7 1. 一般的な端末認証と同様に任意の APから認証を行う AP3 2. 接続を完了させる前に、端末にエコーを発せさせ、近隣の最低3つの APで受信する AP6 AP8 AP9 3. 3つのAPでの受信の時間差を調べ、それを基に方程式を解く前提 ① APは三角格子状に設置する（AP1,3,7,9は常時起動） ②隣接するAP間の距離は50m未満 ③室内に壁などの障害物が無い ④APと端末との高低差を2m 4. 方程式により割り出された端末の位置から適当なAPを割り当てる特徴（TDOA方式）  長所  高い精度で端末の位置を測定することができる  そのため、場所により利用者の統計を取ることも可能  RSSI方式と違い、特殊な仕様または機器を必要としない（APの内部時計および外部サーバのみ必要）  短所  複雑な計算及び利用者の位置情報を保存するためのサーバが必要  全ての領域で、少なくとも３つ（高さ可変の場合は４つ）のAPと通信ができないといけない参考  北須賀輝明、久住憲嗣、中西恒夫、福田晃、「測位方式WiPSを用いた無線LAN端末の動き検出の応用」  伊藤誠悟、河口信夫、「実環境における無線 LAN を用いた位置推定システムとその応用」