실내에서는 GPS 기반 측위 기술 사용시 위치 추정에 많은 오차가 발생하기 때문에 실내 위치 추정 목적으로 와이파이를 사용하고 있다.
문제는 와이파이 수신 신호 세기는 다양한 요소에 의해 결정되며, 따라서 수신 신호 세기로부터 정밀 거리 추정은 불가능하며 추정 성능의 저하로 이어진다.
핑거프린팅
위의 문제를 해결하기 위해 핑거프린팅이 제안되었다. 핑거프린팅은 실내의 수많은 위치에서 인접 AP로부터의 수신 신호 세기를 측정하여 DB를 구축하는 방식으로, 모바일 기기가 측정한 현재 신호 세기 값을 기 구축된 DB와 비교하여 가장 유사한 패턴을 가지는 DB에서 선택함으로써 위치 추정이 이루어진다.
하지만 DB 구축에 많은 시간과 노력이 필요하며, 캘리브레이션 과정이 필요하다는 단점이 있다.
FTM
와이파이를 이용한 측위 성능을 개선하기 위해 와이파이 신호의 왕복 시간을 이용한 거리 추정 프로토콜인 FTM을 제안되었다. FTM은 두 와이파이 기기 사이에 무선 신호를 주고받음으로써 왕복 시간을 측정하고 빛의 속도와 곱해 두 기기 사이의 왕복 거리를 추정하는 방식으로 동작한다.
모바일 기기는 거리를 추정하기 위해 FTM 요청 프레임을 송신한다. AP는 ACK를 송신하는 동시에 10ms 이내에 FTM 측정 프레임을 송신하게 되며 이때 송신 시간이 t1이 된다. FTM 측정 프레임을 수신한 모바일 기기는 수신 시간 t2 및 ACK의 송신시간 t3를 포함한 ACK를 AP에 송신하고, 마지막으로 AP는 해당 ACK의 수신 시간 t4를 측정하여 두 기기 사이의 왕복 시간을 아래와 같은 식으로 산출한다.
RTT = (t4 – t1) – (t3 – t2)
왕복 거리 = RTT X 빛의 속도
t2와 t4에서 오차가 가장 많이 발생한다. 서로 다른 도달 시간을 가지는 신호가 중첩되어 와이파이로는 다중경로 성분 중 첫번째로 수신단에 도달하는 성분 검출에 어려움이 발생하기 때문이다. 또한, 직선 경로가 장애물에 가로막히거나, 수신 신호 세기가 타 다중경로 성분들과 비슷하면 직선경로 성분 도달 시간 검출에 오차가 발생해 거리 추정 성능 저하로 이어진다.
이를 보완하기 위해 한번의 거리 추정 요청에 대해 AP에서 FTM을 송신하고 모바일 기기에서 ACK를 송신하는 과정을 여러번 반복 수행한다.
FTM 프로토콜을 사용할 경우 대역폭에 상관없이 기존의 신호 세기 기반의 거리 추정 결과보다 우수한 성능을 가지며, 더 넓은 대역폭을 사용할수록 정확한 거리 추정을 할 수 있다.
그러나 FTM 프로토콜에도 한계점이 존재한다. FTM 프로토콜은 양방향 거리 추정 기법으로 하나의 거리 측정값을 얻기 위해 최소 2회에서 수십 회의 와이파이 프레임을 교환해야 하며, 많은 모바일 기기가 FTM 프로토콜을 과도하게 이용하는 경우 네트워크 전체 성능에 영향을 미칠 수 있다.
