Indoor Location : study on the IEEE 802.11 Fine Timing Measurement standard
Localisation à l’intérieur des bâtiments : étude du standard 802.11 Fine Timing Measurement
Résumé
Indoor location remains challenging. GPS and cellular signals do not alwayspenetrate buildings well, and legacy techniques that relied in Wi-Fi broadcasts have lost their luster with the explosion of personaldevices focused on privacy and battery efficiency. In this context, Fine Timing Measurement (FTM), defined in IEEE 802.11-2016, appeared as viable solution to provide a blue dot inside. However, the Standard merely focuseson the frame exchanges, without consideringthe environment or the conditions where theywould occur. This thesis aims at analysingFTM in depth, to understand how it fits intothe mold of a modern location protocol, solving indoor navigation while ensuring end device privacy, but also allowing the infrastructure to track assets or collect analytic aboutfoot traffic.This thesis surfaces the strengths andweaknesses of FTM, and proposes implementation techniques and Standard enhance-ments to overcome the critical shortcomings.Among them, a method is proposed to facilitate the automation of Access point (re-sponding anchors) deployment, allowing themto automatically learn their geo-position. Another method is proposed to counteract the efficiency of a learning machine capable of fingerprinting client stations solely based on theirFTM exchanges. An augmentation of 802.11is suggested to limit the possibility of ranging and location attacks on FTM, and another augmentation to the Standard is designed toallow the infrastructure to also benefit from theranging exchange.
La localisation à l’intérieur des bâtiments reste problématique. Les signaux GPS ou cellulaires ne pénètrent pas bien les structures bâties, et les techniques Wi-Fi baséessur des signaux broadcast ont perdu de leurefficacité avec l’apparition de smartphonessoucieux de conserver l’énergie de leur batterie et la vie privée de leurs utilisateurs. Dans ce contexte, le protocole Fine Timing Measurement (FTM), défini dans la révision 2016 dustandard IEEE 802.11, apparut comme unesolution viable pour produire sur l’écran d’unclient mobile un point représentant la positionde ce client sur le plan de l’étage. Malheureusement, la création de ce protocole a portél’accent sur les échanges de trames plus quesur l’environnement ou les conditions danslesquelles ces échanges prendraient place.L’objet de cette thèse est donc d’étudier FTMen profondeur, pour comprendre comment ilmanifeste les propriétés d’un protocole de localisation moderne, c’est à dire capable de résoudre les problèmes de navigation à l’intérieur d’un bâtiment, sans exposer les donnéesprivées de l’objet qui l’utilise, et tout en permettant à l’infrastructure de localiser des objets mobiles ou d’obtenir des statistiques sur le trafic.Cette thèse fait apparaitre les forces etles faiblesses de FTM, et propose des améliorations des techniques d’implémentation et du Standard IEEE 802.11 pour compenser les faiblesses de la version initiale de FTM.En particulier, cette thèse propose une méthode pour automatiser le positionnement des points d’accès (qui servent de répondeurspour les clients mobiles) et leur permettred’apprendre automatiquement leurs coordonnées géographiques, qu’ils peuvent ensuite communiquer aux clients mobiles. Cette thèse propose aussi une méthode pour contrecarrerles effets d’une technique d’intelligence artificielle qui permettrait d’identifier chaque client mobile à partir de ses échanges FTM. Cette thèse propose enfin plusieurs améliorationsdu standard IEEE 802.11, pour protéger l’infrastructure tout en permettant aux opérateurs de réseaux de bénéficier aussi de la localisation que permet FTM.
Origine : Version validée par le jury (STAR)