Fonaments
Wi-Fi RTT explicat sense argot
Què és mesurar el temps d’anada i tornada d’un senyal, en què difereix de mesurar potència i per què això decideix si un sistema de localització serveix o no.
Si t’han presentat un sistema de localització en interiors, és probable que en algun moment hagi aparegut la sigla RTT o FTM i que ningú no s’hagi aturat a explicar-la. Aquest article l’explica, i explica també per què la diferència entre les dues maneres de mesurar amb Wi-Fi no és un detall tècnic, sinó la que decideix si un desplegament funciona o es queda en pilot etern.
Dues maneres d’estimar una distància
Per saber a quina distància ets d’un punt d’accés Wi-Fi només hi ha dos camins: mirar quant de senyal t’arriba, o mirar quant triga a arribar-te.
Camí u: la potència (RSSI)
És el mètode clàssic, i el més intuïtiu. Un senyal de ràdio s’afebleix amb la distància seguint una llei coneguda. Si saps amb quina potència es va emetre i mesures amb quina potència arriba, pots aïllar la distància.
En una habitació buida funciona. En el món real, no tant, perquè la potència rebuda depèn de força coses més:
- El model de telèfon. Cada aparell té la seva antena, la seva carcassa i el seu calibratge. Dos mòbils diferents en el mateix punt reporten potències diferents.
- Com se subjecta. Una mà que tapa l’antena atenua diversos decibels. Un telèfon a la butxaca interior d’una jaqueta, més.
- La gent del voltant. El cos humà és en bona part aigua, i l’aigua absorbeix a 2,4 i 5 GHz. Una andana plena atenua més que una andana buida.
- Els rebots. El senyal reflectit suma o resta al directe segons la fase, cosa que produeix variacions de diversos decibels en moure’s uns pocs centímetres.
Per compensar tot això hi ha una tècnica: el fingerprinting. Consisteix a recórrer tot el recinte, punt per punt, anotant quines potències es reben de cada punt d’accés, i construir-ne un mapa de ràdio. Després, quan un dispositiu reporta les seves lectures, es busca quin dels punts del mapa s’hi assembla més.
Funciona millor que l’estimació pura, però arrossega dos problemes de fons. El primer és que el mapa cal aixecar-lo a peu, per a cada recinte. El segon, pitjor: caduca. Es mou un punt d’accés, es canvia de lloc una màquina expenedora, s’instal·la un panell publicitari metàl·lic, i el mapa deixa de valer per a aquella zona.
Els errors típics amb aquest mètode es compten en desenes de metres. En una estació, això no distingeix la planta.
Camí dos: el temps (RTT/FTM)
Aquí es canvia la pregunta. En lloc de «quant de senyal arriba», es mesura «quant triga a anar i tornar».
El mecanisme, en la seva forma més simple: el terminal envia una trama al punt d’accés i anota l’instant exacte de sortida. El punt d’accés la rep, anota quan, respon i anota quan ha respost. El terminal rep la resposta i n’anota l’arribada. Amb aquests quatre instants es calcula el temps de vol descomptant el que el punt d’accés ha trigat a processar.
Això és el Round-Trip Time, i el protocol que l’estandarditza s’anomena FTM, Fine Timing Measurement, incorporat a l’estàndard IEEE 802.11mc el 2016. A la pràctica no es fa una sola mesura sinó una ràfega, i se’n fa la mitjana.
La xifra que es maneja és delicada: la llum recorre uns 30 centímetres en un nanosegon. Perquè l’error de distància es mantingui en l’ordre del metre, el cronometratge ha de ser bo en l’ordre de pocs nanosegons. Això exigeix que el xip ho suporti en maquinari, i per això no serveix qualsevol punt d’accés ni qualsevol telèfon.
Què canvia això a la pràctica
| RSSI (potència) | RTT / FTM (temps) | |
|---|---|---|
| Què mesura | Quant de senyal arriba | Quant triga a arribar |
| Depèn del model de terminal | Molt | Poc |
| L’afecta la gent del voltant | Sí, de manera notable | Força menys |
| Cal aixecar un mapa de ràdio | Sí, i cal mantenir-lo | No |
| Sobreviu que moguin un AP | No | Sí, reconfigurant-ne la posició |
| Error típic citat | Desenes de metres | 1-2 m amb línia de visió |
La fila que més pesa en un desplegament real és la penúltima. Un sistema que cal recalibrar cada vegada que la instal·lació canvia acaba abandonat; un que només necessita saber on és cada punt d’accés, no.
El requisit que cal comprovar abans de res
Tot l’anterior té una condició: el punt d’accés ha de suportar FTM i tenir-lo activat, i el terminal ha de ser capaç de fer-lo servir.
Pel costat del terminal, Android exposa la capacitat de manera nativa des d’Android 9, amb un suport més ampli des d’Android 10. La majoria del parc corporatiu comprat des del 2019 compleix, però no tots els chipsets es comporten igual, així que la matriu de terminals homologats es tanca provant, no llegint fitxes tècniques.
Pel costat de la xarxa, la majoria de punts d’accés 802.11ac i 802.11ax de gamma professional el suporten, però ve desactivat de fàbrica. Cal habilitar-lo des de la controladora.
Per això, en qualsevol projecte d’aquest tipus, la primera pregunta no és de precisió ni de preu. És: quants dels teus punts d’accés poden activar FTM? És el que determina quines estacions hi entren i quines no, i contestar-la és qüestió d’un inventari, no d’un pilot.
El que l’RTT no resol per si sol
Convé dir-ho, perquè hi ha qui ven la mesura crua com si fos el sistema complet.
Mesurar el temps de vol resol el problema que la potència sigui poc fiable. No resol el problema que el senyal no viatgi en línia recta. Quan entre el terminal i el punt d’accés hi ha una columna, un tren aturat o una corba, el senyal arriba rebotat: ha recorregut més camí, la mesura de temps surt més gran i el sistema creu que ets més lluny.
Aquest error és esbiaixat. No es compensa fent la mitjana, perquè sempre empeny en la mateixa direcció. I en una andana, amb superfícies metàl·liques i parets paral·leles, és més la norma que l’excepció.
Un sistema utilitzable en aquest entorn necessita tres coses per sobre de la mesura:
- Detecció de les mesures rebotades, perquè perdin pes en lloc de contaminar el resultat.
- Un filtre amb memòria, que arrossegui l’estat anterior i no permeti salts impossibles.
- El plànol del recinte, que descarta les posicions que caurien dins d’un mur o a l’altre costat de la via.
De les tres, la que treu més error és la tercera, i és també la més barata: la informació ja existeix, només cal posar-la a l’estimador.
I el que ve: 802.11az
El 2022 es va publicar IEEE 802.11az, l’evolució de tot això, coneguda com a Next-Generation Positioning. Apuja la taxa de mesurament, aprofita més amplada de banda i gestiona millor l’ambigüitat, amb precisions submètriques en escenaris favorables. Android l’exposa en dispositius compatibles a partir d’Android 15.
El que és rellevant per a qui decideix avui és que no obliga a redissenyar res. Un motor de fusió ben construït tracta la mesura de rang com una entrada amb la seva incertesa associada, i li és igual si ve del 802.11mc o del 802.11az. A mesura que el parc de terminals es renovi, la precisió millorarà sola.
Per continuar llegint
- Per què el GPS no funciona sota terra
- Localització indoor amb Wi-Fi RTT, l’explicació tècnica completa
- Què cal de veritat per a un desplegament