GPS搭載アクセスポイントとFTMで実現 - 次世代の位置情報システム

[Aruba_Japan]

昨年発売開始したWi-Fi6E対応のAruba 600シリーズアクセスポイントではGPSのチップが搭載されました。んっGPS?

多くの人がGPSと聞いて思い浮かべるのは車に搭載されているナビゲーションシステムやスマートフォンでのマップアプリだと思います。もちろん、その他にもGPU機能が搭載されている情報機器はいくつもありますが、なぜアクセスポイントにGPS搭載なのでしょうか？

屋内位置情報システムに関わった人であればなんとなく、「なるほど、そういうこと」って思われるかもしれませんが、一般的には、アクセスポイントにGPSのチップを入れて「何に、どう使うの？」「アクセスポイントって動くの？」って反応じゃないでしょうか。。

実は、GPS衛星からのデータを受信することで、現在の位置情報ソリューション(特に屋内位置情報)が抱えているいくつかの問題点を解決できます。将来的に、より正確で安定的な次世代の位置ソリューションを構築するための重要なファクタになると考えられています。正確性、緯度・経度という絶対的な位置情報を屋内位置情報で利用できることは、とても画期的なことですね。

またGPS以外の位置情報の最近のアップデートとしてFTM があります。すでにAruba 500シリーズのアクセスポイントから、FTM機能が搭載されております。実はHPE Aruba NetworkingはWi-Fi Alliance^® において、アクセスポイントとしては初めてWi-Fi CERTIFIED Location™の認定を受けているベンダーになります。

この二つの機能を活用した次世代の屋内位置情報の仕組みとメリットついて簡単に解説します。ArubaがアクセスポイントにGPSやFTMを実装した理由とArubaが考えている次世代の位置情報システムについて、少しでも理解いただければと。

GPS(Global Positioning System)について

改めて説明するまでもないですが、人工衛星から送信される信号を利用した位置情報システムです。GPSは複数の人工衛星で構成されていて特定の位置情報を送信します。送信される信号には、各衛星の位置と時刻情報が含まれていて、GPS受信機は少なくとも三つ以上のGPS衛星から受信した信号をもとに、三角測量と時刻情報を用いた距離を特定し位置(緯度、経度)を算出します。

FTM(Fine Timing Mesurement)について

FTMは電波の往復時間(RTT - Round Trip Time)の計測により発信デバイスと受信デバイス間の距離を計算する技術です。FTMは、IEEE 802.11mc規格で規定されていて、測定精度は、環境やデバイスの性能によって異なりますが、実環境で1m程度の精度が可能です。(位置座標が必要な場合、複数のデバイス間での距離を使った三点測位などで計算することになります)

GPS搭載アクセスポイントで実現可能なこと

GPSの搭載によってアクセスポイントの自己位置をより正確に取得できるようになります。これにより、アクセスポイントを基準とする屋内位置情報システムも精度が向上します。GPSでの自己位置の取得は屋内でもGPSを捕捉することができる場所に配置したアクセスポイントのみでの活用になりますが、FTM技術と連携させることで、GPS電波が届かない場所にあるアクセスポイントやGPSが搭載されていないアクセスポイントでも、GPS電波を捕捉したアクセスポイントを位置情報の基準(アンカー AP)として活用し、それぞれのアクセスポイント間の距離をFTMで計測することで、人の手を使う必要なく自動で今まで以上に正確な位置を計算することが可能になります。(それも、緯度経度の値で！！)

アクセスポイントの自動マッピングは将来のAruba Centralで実装する予定です。

FTMで実現可能なこと

FTMをサポートする機器間の絶対距離を計測可能になります。FTMをサポートしているスマートフォン端末とアクセスポイント間の距離の測定が一般的な使い方になると思いますが、上記に述べた自動配置アクセスポイントの仕組みとマップ情報システムを利用することで、複数アクセスポイントを利用し三点測位でスマートフォン端末の絶対値(緯度経度)を計算することが可能になります。フロアマップの仕組みが組み込まれると高さに関する情報も含まれるようになるかと思います。

もちろんFTMを搭載しているArubaのアクセスポイントでは、現時点すでにアクセスポイントと端末間の距離が測定可能です。それに加えて、上でも書きましたがアクセスポイント同士がFTMを利用することでアクセスポイント間の距離が正確に測定できるようになっています。

従来の屋内位置情報システムとその問題点

GPS衛星電波が届きにくい屋内での位置情報はWi-FiやBLEの電波の強さ(RSSI)を利用した位置測位を利用しソリューションを提供しています。利用する電波と測定方式には、レンジング(発信源とのおおよその距離のみ)やx,y座標(一般的には複数の発信源からの電波の相対的な強度値を利用し三点測位で計算)などを利用していますが、電波強度の特性で壁などにより電波強度が安定せずに、位置情報の精度がなかなか上がらないという課題がありました。そもそもの基準となるアクセスポイントの位置も不正確であることが多く結果として精度があがらないことがあります。システムの仕組み上どうしても遅延が多くなることも問題となっていました。

また屋内に関してはパブリックな地図データ(建物のフロアマップなど)が無いため、システムローカルで地図データを管理し利用することが多く、測位した座標はローカルで管理している地図データ上の(x,y)座標になります。これでは、屋外で利用されているマップアプリケーション間とでのスムーズな移動や相互乗換を実装しようとするとが結構面倒ですね。

GPSとFTMを組み合わせることで

やっと、本題に戻ります(長々と説明ばかりですみません)、GPS内蔵APとFTMを組み合わせることによって、上記述べた従来の屋内位置情報システムとその問題点の多くが解消されます。

- 精度の向上

位置情報を算出する基準となるアクセスポイント(アンカーAP)はGPSを利用することで、手動で設定するよりも正確な位置情報を利用可能になります。デバイス間の距離もFTMの利用で精度があがり、基準となるアクセスポイントの位置情報が正確になることと相まってFTMを利用した位置情報算出もより精度があがります。

- 自動化

アクセスポイント(アンカーAP, 通常のAPともに)の位置補正がサービスシステムで自動化が可能になります。アクセスポイントが物理的に移動しても、アクセスポイントのユーザーや管理者の作業を必要とせず自動で位置情報を正確に保つことができます

- 位置情報の標準化

すべての位置情報がローカルマップのx,y座標から緯度経度といったグローバルスタンダードの情報になり、他のマップシステムと透過的に動作することが可能になります。

もちろん、これらを実現するには、ソフトウエアによるシステム側の提供が必要となりますが、HPE Aruba Networkingでは、将来のAruba Centralで実現する予定になっています。ユーザ、開発者やパートナーに対してオープンな仕様とAPIを用意することで、多くのエコシステムの構築を推進します。

OPEN LOCATE

最後に、HPE Aruba Networkingでは、FTMやGPSを利用した新しい位置情報の枠組みを、OPEN LOCATEという名で標準化するための活動をおこなっています。ネットワーク業界のエコシステムパートナーとも連携して、Wi-Fiが利用できる場所ならどこでも正確な屋内位置情報を提供でき、かつ利用できることを目指しています。

すでに賛同していただける団体との協議も始まっており、弊社のイベントなどでアップデート情報を報告させていただきますので、ご期待ください。

Aruba事業統括本部 テクノロジーコンサルティング部
水谷雅洋