BR112018010185B1 - Método para medição de distância, dispositivo para medição de distância e método de servidor provedor - Google Patents
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Abstract
método para medição de distância, dispositivo para medição de distância, método de servidor provedor, e produto de programa de computador. a presente invenção se refere a um primeiro dispositivo (110) para medição de distância através de comunicação sem fio (130) que usa um protocolo de faixa para determinar uma distância (140) até um segundo dispositivo (120) através de uma medição de tempo de ida e volta, sendo que os primeiros dados de tempo representam o tempo de resposta entre receber uma solicitação e enviar um reconhecimento correspondente. o segundo dispositivo recebe o tempo de ida e volta e determina a distância. o primeiro dispositivo determina terceiros dados de tempo subtraindo, dos primeiros dados de tempo, um tempo de viagem calculado das mensagens entre o primeiro dispositivo e o segundo dispositivo com base na distância determinada, e determina dados identificadores indicativos de hardware e/ou software presentes no segundo dispositivo. o dispositivo obtém, então, a partir de um banco de dados de dados identificadores, um valor de intervalo de referência e verifica se a distância determinada é confiável pela comparação dos terceiros dados de tempo com o valor do intervalo de referência.
Description
[001] A invenção se refere a um dispositivo para medição de distância através de comunicação sem fio, de acordo com um protocolo predeterminado entre o dispositivo que atua como um primeiro dispositivo e um dispositivo adicional para comunicação sem fio, que age como um segundo dispositivo. A invenção se refere adicionalmente a um método para medição de distância, a um método de servidor provedor e a produtos de programa de computador para uso em um dispositivo ou um servidor.
[002] A presente invenção se refere de modo geral ao campo de sistemas de localização em recintos fechados (prédios) e, mais especificamente, fornece vários dispositivos e métodos para verificar medições de distância, bem como produtos de programa de computador correspondentes.
[003] Existe a necessidade de serviços com reconhecimento de localização em recintos fechados (prédios). Por exemplo, em grandes complexos de recintos fechados (prédios), como hospitais, universidades, estacionamentos, shoppings e/ou escritórios, podem ser fornecidos serviços sem fio para dispositivos móveis a uma curta distância. Um sistema de localização para recintos fechados (prédios) pode fornecer um serviço aos consumidores (deste ponto em diante, chamados de usuários finais), um serviço com o qual os usuários finais poderão, com o tempo, contar. Tais serviços baseados em localização podem ser fornecidos apenas a dispositivos que estejam próximos, isto é a uma distância limitada, do dispositivo provedor do serviço. Portanto, é importante que a medição da distância seja confiável. Um aspecto de confiabilidade para um usuário final é a exatidão da distância que está sendo indicada.
[004] Os serviços baseados em localização estão sendo usados mais e mais frequentemente em vários ambientes de anúncios, pagamentos, compras e outros ambientes, usando uma profusão de tecnologias recentemente introduzidas, como NFC, iBeacon, luz codificada, etc. Consulte, por exemplo, o artigo “Beacons close in on proximity with applications” de George Malim" disponível em http://www.wireless- mag.com/Features/33937/beacons-close-in-on-proximity-based- applications.aspx#.VfwrlvnBG_k. Por exemplo, NFC é usado até mesmo para pagamentos porque, devido à sua estreita proximidade baseada na faixa de sinal muito limitada, ele é considerado seguro.
[005] Um sistema conhecido para medição de distância foi desenvolvido recentemente em uma nova versão do protocolo para comunicação sem fio definido no padrão IEEE 802.11. A nova versão compreende um protocolo de faixa para determinar uma distância entre dois dispositivos, e possibilita a medição precisa da distância e a determinação da localização de dispositivos até 1 metro ou mesmo uma resolução mais baixa. O protocolo de faixa, chamado de procedimento de medição de temporização fina (FTM - Fine Timing Measurement), é definido em [referência 1] IEEE 802.11 REv-mc Capítulo 10.24.6, e mede precisamente o tempo de viagem de ida e volta (RTT - Round Trip Time) do sinal com o uso de mensagens de medição, e deriva a distância com base no tempo de viagem medido das mensagens.
[006] Note-se que esta aplicação está no campo de protocolos de faixa. Isso corresponde ao que é conhecido como medições de tempo de vôo, as quais medem o tempo necessário para a radiação eletromagnética se deslocar entre o transmissor e o receptor. Eles são fundamentalmente diferentes da medição de distância executada no protocolo IP/HTTP, também conhecida como tempos de ping, que medem o tempo necessário para um pacote de dados IP transitar em uma rede desde um dispositivo de rede até um dispositivo de destino, sendo que tal trânsito pode incluir vários dispositivos intermediários. Presumindo-se um sinal sem fio propagado em ar livre substancialmente à velocidade da luz, são necessários 3,3 ns para a radiação cobrir uma distância de um metro, enquanto a estação Wi-Fi é capaz de alcançar uma granularidade de tempo de cerca de 0,1 ns. Em contrapartida, em protocolos IP, as distâncias de ping são da ordem de ms (portanto 6 ordens ou magnitudes mais altas). Por exemplo, no padrão HDCP (proteção de conteúdo de alta definição - High Definition Content Protection) 2.0, a medição de distância é feita com base no ping e uma recebida é considerada em estreita proximidade se a viagem de ida e volta durar menos de 20 ms.
[007] Para que dois dispositivos determinem a distância entre si com base nas medições de tempo de ida e volta, eles precisam cooperar. Um dispositivo sem fio iniciador que inicia uma solicitação para começar uma medição de tempo de ida e volta precisa que o dispositivo de resposta determine um intervalo entre o envio de uma mensagem e a recepção da resposta, e envie o intervalo de tempo para o dispositivo iniciador. Por meio do envio de dados falsos, um dispositivo pode realmente alegar que ele está mais próximo ou mais distante do que está na verdade. Isso pode levar a possível fraude de um serviço baseado em localização se um dispositivo acredita que são precisas as informações de distância/localização que ele recebeu. Por exemplo, um serviço baseado em localização pode iniciar automaticamente alguma transação.
[008] No sistema conhecido, os dados de medição ou a distância recebida podem ser adulterados e, portanto, não podem ser totalmente confiáveis.
[009] É um objetivo da invenção fornecer um sistema que torne mais confiável a medição de distância baseada no tempo de ida e volta.
[010] Para esse propósito, são fornecidos dispositivos e métodos definidos nas reivindicações anexas.
[011] É fornecido um método para medição de distância através de comunicação sem fio de acordo com um protocolo predeterminado entre um dispositivo que age como um primeiro dispositivo e um dispositivo adicional para comunicação sem fio que age como um segundo dispositivo,
[012] o protocolo predeterminado compreende um protocolo de faixa para determinar uma distância entre o primeiro e o segundo dispositivos com base em uma medição de tempo de ida e volta, sendo que, com o protocolo de faixa:
[013] - o primeiro dispositivo envia uma mensagem de medição em um primeiro instante (t1);
[014] - o segundo dispositivo recebe a mensagem de medição em um segundo instante (t2);
[015] - o segundo dispositivo transmite um sinal de reconhecimento da mensagem de medição em um terceiro instante (t3);
[016] - o primeiro dispositivo recebe o sinal de reconhecimento da mensagem de medição em um quarto instante (t4);
[017] sendo que o método compreende, para avaliar a distância determinada:
[018] - determinar ou receber primeiros dados de tempo que representam um intervalo de tempo entre o primeiro instante e o quarto instante;
[019] - determinar ou receber segundos dados de tempo que representam um intervalo de tempo entre o segundo instante e o terceiro instante, conforme relatado pelo segundo dispositivo;
[020] - determinar a distância por meio da determinação de um tempo de viagem das mensagens entre o primeiro dispositivo e o segundo dispositivo com base nos primeiros dados de tempo e nos segundos dados de tempo;
[021] sendo que o método compreende verificar a distância por um dispositivo diferente do segundo dispositivo pela:
[022] - determinação de terceiros dados de tempo por meio da subtração, dos primeiros dados de tempo, de um tempo de viagem calculado das mensagens entre o primeiro dispositivo e o segundo dispositivo com base na distância determinada,
[023] determinação de dados identificadores indicativos de hardware e/ou de software presentes no segundo dispositivo,
[024] - obtenção, de um banco de dados baseado em dados identificadores, de um valor de intervalo de referência para o segundo dispositivo indicativo de um intervalo entre o recebimento de uma mensagem de medição e a transmissão de uma mensagem de reconhecimento de medição,
[025] - verificação da confiabilidade da distância determinada por meio da comparação dos terceiros dados de tempo com o valor do intervalo de referência.
[026] É fornecido adicionalmente um dispositivo para medição de distância através de comunicação sem fio, de acordo com um protocolo predeterminado entre um primeiro dispositivo e um segundo dispositivo,
[027] o protocolo predeterminado compreende um protocolo de faixa para determinar uma distância entre o primeiro e o segundo dispositivos com base em uma medição de tempo de ida e volta, sendo que, com o protocolo de faixa:
[028] - o primeiro dispositivo envia uma mensagem de medição em um primeiro instante (t1);
[029] - o segundo dispositivo recebe a mensagem de medição em um segundo instante (t2);
[030] - o segundo dispositivo transmite um sinal de reconhecimento da mensagem de medição em um terceiro instante (t3);
[031] - o primeiro dispositivo recebe o sinal de reconhecimento da mensagem de medição em um quarto instante (t4);
[032] sendo que o protocolo de medição compreende, para avaliar a distância determinada;
[033] - receber ou determinar primeiros dados de tempo que representam um intervalo de tempo entre o primeiro instante e o quarto instante;
[034] - receber ou determinar segundos dados de tempo que representam um intervalo de tempo entre o segundo instante e o terceiro instante, conforme relatado pelo segundo dispositivo; e
[035] - determinar a distância por meio da determinação de um tempo de viagem das mensagens entre o primeiro dispositivo e o segundo dispositivo com base nos primeiros dados de tempo e nos segundos dados de tempo;
[036] sendo que o dispositivo é um dispositivo diferente do segundo dispositivo e compreende:
[037] - um transceptor para transmitir e receber mensagens,
[038] - um processador de mensagem disposto para gerar mensagens a serem transmitidas, para processar mensagens recebidas e para verificar a distância determinada por meio de:
[039] - determinação de terceiros dados de tempo por meio da subtração, dos primeiros dados de tempo, de um tempo de viagem calculado das mensagens entre o primeiro dispositivo e o segundo dispositivo com base na distância determinada,
[040] - determinação de dados identificadores indicativos de hardware e/ou software presentes no segundo dispositivo,
[041] - obtenção, de um banco de dados baseado em dados identificadores, de um valor de intervalo de referência para o segundo dispositivo indicativo de um intervalo entre o recebimento de uma mensagem de medição e a transmissão de uma mensagem de reconhecimento de medição, e
[042] - verificação da confiabilidade da distância determinada por meio da comparação dos terceiros dados de tempo com o valor do intervalo de referência.
[043] É fornecido adicionalmente um método de servidor provedor para uso em um servidor provedor para cooperar com um dispositivo conforme descrito acima, sendo que o método compreende:
[044] - armazenar, em um banco de dados e com base nos dados identificadores indicativos de hardware e/ou software presentes nos dispositivos respectivos, dados de tempo de referência dos respectivos dispositivos indicativos de tempo de processamento no protocolo de faixa,
[045] - receber, do dispositivo, dados identificadores indicativos de hardware e/ou software presentes no segundo dispositivo,
[046] - recuperar, do banco de dados, os respectivos dados de tempo de referência do segundo dispositivo com base nos dados identificadores, e
[047] - transmitir, para o dispositivo, os respectivos dados de tempo de referência indicativos do valor do intervalo de referência do segundo dispositivo,
[048] para habilitar o dispositivo a verificar se a distância determinada é confiável por meio da comparação dos terceiros dados de tempo com o valor do intervalo de referência.
[049] Nesse tipo de protocolo de faixa, os primeiros dados de tempo representam o intervalo de tempo entre o primeiro instante e o quarto instante, por exemplo pelos valores de t1 e t4 ou por um valor da diferença t4-t1. De modo similar, os segundos dados de tempo representam o intervalo de tempo entre o segundo instante e o terceiro instante, por exemplo pelos valores de t2 e t3 ou por um valor da diferença t3-t2. A determinação da distância mediante a determinação de um tempo de viagem das mensagens entre o primeiro dispositivo e o segundo dispositivo com base nos primeiros dados de tempo e nos segundos dados de tempo exige um cálculo do tempo de viagem de ida-volta pela subtração do intervalo de tempo t3-t2, representado pelos segundos dados de tempo do intervalo de tempo t4-t1, representado pelos primeiros dados de tempo e com o uso da velocidade da luz para derivar a distância real. Por exemplo, o protocolo de faixa pode especificar que o segundo dispositivo faça o dito cálculo e transfira a distância determinada para o primeiro dispositivo. Alternativamente, o segundo dispositivo transfere os segundos dados de tempo para o primeiro dispositivo ou um dispositivo de cálculo de distância adicional, que fazem o cálculo. Entretanto, em cada configuração, os segundos dados de tempo, conforme fornecidos pelo segundo dispositivo, são usados para habilitar o dito cálculo. Então, um segundo dispositivo maligno pode manipular intencionalmente a distância determinada, ou valores errôneos para os segundos dados de tempo podem ser fornecidos.
[050] Os recursos acima têm o efeito de que quando um dispositivo participa em um protocolo de faixa atuando como um segundo dispositivo que fornece os segundos dados de tempo ou a distância determinada a um primeiro dispositivo, a distância determinada é verificada pelo primeiro dispositivo. A distância é calculada pelo segundo dispositivo com base em uma medição de tempo de ida-e-volta, de acordo com o protocolo de faixa. Nisso, o primeiro dispositivo envia uma mensagem de medição em um primeiro instante (t1); o segundo dispositivo recebe a mensagem de medição em um segundo instante (t2); o segundo dispositivo transmite um sinal de reconhecimento da mensagem de medição em um terceiro instante (t3); e o primeiro dispositivo recebe o sinal de reconhecimento da mensagem de medição em um quarto instante (t4). O primeiro dispositivo determina primeiros dados de tempo que representam um intervalo de tempo entre o primeiro instante e o quarto instante e envia os primeiros dados de tempo para o segundo dispositivo. O segundo dispositivo determina segundos dados de tempo que representam um intervalo de tempo entre o segundo instante e o terceiro instante, e a distância mediante a determinação de um tempo de viagem das mensagens entre o primeiro dispositivo e o segundo dispositivo com base nos primeiros dados de tempo e nos segundos dados de tempo. O segundo dispositivo transfere a distância determinada para o primeiro dispositivo.
[051] Entretanto, o segundo dispositivo pode intencionalmente enviar um valor diferente como a distância determinada, por exemplo uma distância curta, fingindo estar próximo do primeiro dispositivo. O primeiro dispositivo é disposto para verificar se a distância determinada é confiável, da forma a seguir, pela avaliação da distância determinada. Os primeiros dados de terceiro instante são determinados subtraindo-se, dos primeiros dados de tempo, um tempo de viagem calculado das mensagens entre o primeiro dispositivo e o segundo dispositivo com base na distância determinada. Além disso, o primeiro dispositivo obtém um valor de intervalo de referência para o segundo dispositivo indicativo de um intervalo entre o recebimento de uma mensagem de medição e a transmissão de um reconhecimento de medição. Finalmente, o primeiro dispositivo verifica se a distância determinada é confiável por meio da comparação dos terceiros dados de tempo com o valor do intervalo de referência. Vantajosamente, quando o terceiro instante calculado é igual ao valor do intervalo de referência, a confiabilidade da distância determinada é confirmada, e quando uma diferença substancial é encontrada, a distância determinada é considerada não confiável. Processos subsequentes ou direitos de acesso são agora controlados pelo primeiro dispositivo em dependência da distância verificada.
[052] Note-se que, por razões de clareza, foi descrito acima que o primeiro dispositivo executa a medição de distância e a verificação da confiabilidade de distância. Entretanto, também é possível que o 1° dispositivo ou ambos os dispositivos forneçam todas as informações necessárias a um 3° dispositivo que faz a medição de distância e a verificação da confiabilidade de distância.
[053] O processador de mensagem é disposto para determinar dados identificadores indicativos do hardware e/ou do software presentes no segundo dispositivo, e para obter o intervalo de referência a partir de um banco de dados com base nos dados identificadores. Os dados identificadores podem ser derivados de uma mensagem do protocolo predeterminado do segundo dispositivo. Vantajosamente, o banco de dados fornece valores de referência para muitos dispositivos e/ou chipsets usados na prática.
[054] Opcionalmente, o processador de mensagem é disposto para obter os respectivos dados de medição de múltiplas medições de distância respectivas através do protocolo de faixa e para a dita avaliação pela detecção de diferenças entre os respectivos dados de medição. Várias modalidades são fornecidas para capturar e usar os respectivos dados de medição de modo a aumentar o nível de confiabilidade. Vantajosamente, é mais difícil para um segundo dispositivo maligno manipular respostas de modo a tornar os respectivos dados de medição de múltiplas medições consistentes a uma distância virtual diferente da distância real.
[055] Um método de acordo com a invenção pode ser implementado em um computador como um método implementado por computador, ou em um hardware dedicado, ou em uma combinação de ambos. O código executável de um método de acordo com a invenção pode ser armazenado em um produto de programa de computador. Exemplos de produtos de programa de computador incluem dispositivos de memória, como um pen-drive, dispositivos de armazenamento óptico, como um disco óptico, circuitos integrados, servidores, software online etc. O produto de programa de computador pode compreender meios de código de programa não transitórios armazenados em uma mídia legível por computador para realizar um método de acordo com a invenção, quando o dito produto de programa é executado em um computador. Em uma modalidade, o programa de computador compreende meios de código de programa de computador adaptados para executar todas as etapas ou estágios de um método de acordo com a invenção, quando o programa de computador é executado em um computador. De preferência, o programa de computador é incorporado em uma mídia legível por computador. É fornecido um produto de programa de computador que pode ser baixado (“downloadable”) de uma rede e/ou armazenado em uma mídia legível por computador e/ou uma mídia executável por microprocessador, sendo que o produto compreende instruções de código de programa para implementar um método conforme descrito acima quando executado em um computador.
[056] Um outro aspecto da invenção apresenta um método para produção do programa de computador disponível para transferência via download, por exemplo incluído em um aplicativo baseado em localização. Este aspecto é usado quando o programa de computador é transferido via upload para, por exemplo, a App Store da Apple, a Play Store da Google ou a Windows Store da Microsoft, e quando o programa de computador está disponível para download a partir de tal loja.
[057] São apresentadas modalidades preferenciais adicionais dos dispositivos e dos métodos de acordo com a invenção nas reivindicações anexas, cuja revelação está aqui incorporada a título de referência.
[058] Esses e outros aspectos da invenção se tornarão evidentes e serão adicionalmente elucidados por referência às modalidades descritas a título de exemplo na descrição a seguir e por referência aos desenhos anexos, nos quais:
[059] A Figura 1 mostra dispositivos para comunicação sem fio e medição de distância,
[060] A Figura 2 mostra um protocolo de faixa,
[061] A Figura 3 mostra um sistema de múltiplos dispositivos para comunicação sem fio e medição de distância,
[062] A Figura 4 mostra um método para medição de distância através de comunicação sem fio,
[063] A Figura 5 mostra um método de servidor provedor para fornecer informações de referência,
[064] A Figura 6a mostra uma mídia legível por computador e
[065] A Figura 6b mostra uma representação esquemática de um sistema processador.
[066] As figuras são puramente ilustrativas e não estão em escala. Nas figuras, os elementos que correspondem a elementos já descritos podem ter os mesmos números de referência.
[067] Os métodos e os dispositivos de medição de distância que usam comunicação sem fio, conforme descrito abaixo, fornecem ao menos uma função básica, isto é, fornecem informações sobre a distância atual entre um dispositivo móvel e outro dispositivo, por exemplo em uma posição fixa, geralmente em um ambiente interno.
[068] A função básica acima pode ser usada em um serviço baseado em distância, localização ou posição. Esse serviço, por sua vez, pode ser usado para fornecer serviços adicionais. No contexto de um sistema de navegação para ambientes internos, a distância poderia ser usada para direcionar ou guiar um usuário do dispositivo de um local para outro, por exemplo ao longo de uma série de locais, isto é, por uma rota. No contexto de compras, essa rota poderia ser criada dinamicamente, por exemplo usando um serviço de compras baseado na Web e baseado na lista de compras do usuário final. No processo de navegação ao longo da rota, o usuário final poderia ser informado de pontos de interesse que, em um contexto de compras, poderiam representar ofertas especiais, etc.
[069] Com o aumento da confiabilidade de uma medição baseada em distância, ela se torna uma ferramenta viável para serviços baseados em proximidade confiáveis.
[070] - Se você se conectar a um teclado sem fio próximo, a um dispositivo de armazenamento sem fio próximo, a um sensor próximo ou a uma webcam sem fio próxima, é importante ter certeza de que você se conecta ao dispositivo correto, e não a algum dispositivo intermediário que quer monitorar, copiar ou rastrear o que você está fazendo.
[071] - Se você se encontrar com um amigo e quiser ligar para o celular dele do seu celular para trocar algumas imagens, você quer ter certeza de que se conecta ao telefone do seu amigo e não a um dispositivo intermediário.
[072] - Se em uma casa ou uma loja você quiser ligar automaticamente alguns dispositivos, abrir uma porta ou permitir que uma pessoa estabeleça ligação a algum serviço com o seu dispositivo móvel quando em estreita proximidade, então você quer ter certeza de que a localização daquele dispositivo móvel está correta e que não é um dispositivo fictício que declara que está próximo.
[073] - Se em uma loja você quiser iniciar uma transação, por exemplo quando estiver perto da caixa registradora, então você quer ter certeza de que não está sendo vítima de um “ataque de phishing”, por meio do qual um utilizador desavisado pode se conectar a um dispositivo de phishing localizado mais longe, em vez de a um serviço oficial prestado pela loja.
[074] A Figura 1 mostra dispositivos para comunicação sem fio e medição de distância. Um sistema 100 para comunicação sem fio compreende um primeiro dispositivo 110 e um segundo dispositivo 120, sendo que os dispositivos estão fisicamente separados por uma distância 140. O primeiro dispositivo tem um primeiro transceptor 111 e um primeiro processador de mensagem 112. De modo semelhante, o segundo dispositivo tem um segundo transceptor 121 e um segundo processador de mensagem 122. Os dispositivos são equipados para comunicação sem fio, conforme indicado esquematicamente pelo formato 130 e pelas setas que conectam os transceptores 111 e 121. Os dispositivos são dispostos para medição de distância através de comunicação sem fio, de acordo com um protocolo predeterminado entre o primeiro dispositivo e o segundo dispositivo. O protocolo predeterminado inclui um protocolo de faixa para determinar uma distância entre o primeiro e o segundo dispositivos, conforme detalhado adicionalmente abaixo com referência à Figura 2.
[075] Nos exemplos, o protocolo predeterminado é WiFi de acordo com o padrão IEEE 802.11 [ref 1], mas outros protocolos sem fio, como Bluetooth, também podem ser usados quando dotados de um protocolo de faixa adequado baseado em medição do tempo de ida e volta.
[076] A Figura 2 mostra um diagrama esquemático de um protocolo de faixa. De acordo com o protocolo, um primeiro dispositivo DEV1 troca mensagens com um segundo dispositivo DEV2 conforme indicado pelas setas entre duas linhas temporais verticais que representam o avanço do tempo na direção descendente. Inicialmente, o segundo dispositivo envia uma mensagem de solicitação RRQ para iniciar uma medição de tempo de ida e volta, que é uma sequência de mensagens, medições de tempo e cálculos, conforme descrito agora. A mensagem de solicitação é reconhecida por uma mensagem ACK1 do primeiro dispositivo para o segundo dispositivo. Note-se que o protocolo de faixa pode alternativamente ser iniciado pelo primeiro dispositivo.
[077] Subsequentemente, o primeiro dispositivo envia a mensagem de medição M1 em um primeiro instante t1, também chamado de instante de partida de M1. O segundo dispositivo recebe a mensagem de medição M1 em um segundo instante t2, também chamado de instante de chegada de M1. Então o segundo dispositivo transmite uma mensagem de reconhecimento de medição ACK1 em um terceiro instante t3, também chamado de instante de partida de ACK1, e o primeiro dispositivo recebe o reconhecimento de medição ACK1 em um quarto instante t4, também chamado instante de chegada de ACK1. O intervalo de tempo entre t1 e t4 pode ser chamado de tempo de ida e volta, enquanto o intervalo entre t2 e t3 pode ser chamado de tempo de resposta. Os instantes t1, t4 e t2, t3 são detectados pelo respectivo processador de mensagem usando um sinal de relógio local ou qualquer outro sinal de relógio disponível com uma frequência alta o suficiente para representar diferenças de tempo de alguns nanossegundos para possibilitar o cálculo de distâncias de até alguns poucos metros percorridas pelas mensagens M1 e ACK1 durante a medição de tempo de ida e volta representativa da distância 140 entre os dispositivos.
[078] No primeiro dispositivo, o primeiro transceptor é disposto para transmitir e receber as mensagens acima. O primeiro processador de mensagem é disposto para processar as mensagens de acordo com o protocolo predeterminado e o protocolo de faixa. Especificamente, o primeiro processador de mensagem determina primeiros dados de tempo que representam um intervalo de tempo entre o primeiro instante t1 e o quarto instante t4. Subsequentemente, em uma mensagem M2, os primeiros dados de tempo são enviados para o segundo dispositivo, que pode enviar uma mensagem de reconhecimento ACK2. Por exemplo, os primeiros dados de tempo na mensagem M2 contêm os valores de t1 e t4, ou o intervalo entre t1 e t4. Finalmente, o primeiro processador de mensagem recebe uma distância determinada a partir do segundo dispositivo em um relatório, por exemplo em uma mensagem de relatório de faixa RRP.
[079] No segundo dispositivo, o segundo transceptor é disposto para transmitir e receber mensagens. O segundo processador de mensagem é disposto para processar as mensagens de acordo com o protocolo predeterminado e o protocolo de faixa. Especificamente, o segundo processador de mensagem determina segundos dados de tempo que representam um intervalo de tempo entre o segundo instante t2 e o terceiro instante t3. Subsequentemente, na mensagem M2, o segundo processador de mensagem recebe os primeiros dados de tempo. Então, o segundo processador de mensagem determina a distância por meio da determinação de um tempo de viagem das mensagens entre o primeiro dispositivo e o segundo dispositivo com base nos primeiros dados de tempo e nos segundos dados de tempo. Finalmente, o segundo processador de mensagem transfere a distância determinada para o primeiro dispositivo em um relatório, por exemplo na mensagem de relatório de faixa RRP. Alternativamente, o segundo dispositivo pode transferir os segundos dados de tempo para o primeiro dispositivo ou para um dispositivo adicional de cálculo de distância, sendo que o respectivo dispositivo faz o cálculo da distância determinada com base nos segundos dados de tempo recebidos do segundo dispositivo.
[080] Para medir com precisão o tempo de ida e volta entre os dois dispositivos sem fio, é necessário que ambos os dispositivos sem fio participem nas medições de tempo, por exemplo medindo t1 e t4, ou t2 e t3 no mecanismo exemplificador FTM definido em IEEE 802.11 REV-mc e enviem os dados de medição dos instantes de tempo (t1, t2, t3, t4), os intervalos (t3 - t2, t4 - t1) ou a distância calculada resultante para o outro dispositivo. Em FTM, os dispositivos são chamados estações STA, e uma STA de recepção pode solicitar que uma STA de envio envie quadros de FTM que contêm um conjunto específico de informações de tempo, em particular t1 e t4 conforme descrito acima. Com base nas informações de tempo recebidas da STA de envio e nas informações de temporização locais t2 e t3 na STA de recepção, a STA de recepção é capaz de medir o RTT com uma granularidade de 0, 1ns. Com base na medição do RTT, a STA de recepção é capaz de calcular de forma muito precisa a sua distância até a STA de envio. Note-se que o procedimento FTM entre duas STAs pode ocorrer pré-associação.
[081] Entretanto, um dispositivo sem fio que deliberadamente queira enganar o sistema fingindo que está muito próximo, enquanto na realidade ele está muito mais distante, por exemplo para fazer com que uma ação automática seja iniciada em outro dispositivo sem fio (como acesso automático a um serviço localizado sem autenticação adicional), pode facilmente enviar as medições erradas para a outra estação sem fio. Por exemplo, o dispositivo que age como o segundo dispositivo DEV2 pode usar valores de t2 e t3 com uma diferença maior do que a diferença real e/ou fazer um cálculo errado intencionalmente e/ou relatar erradamente a distância como sendo menor que a distância física real.
[082] Será descrito agora um mecanismo que permite que um dispositivo sem fio que oferece um serviço localizado faça a validação das medições de temporização/distância recebidas antes de iniciar ou permitir que uma ação automática seja acionada. Os benefícios de fazer isso impedem possíveis abusos, o que significa que a distância/localização validada pode ser usada como uma possível etapa de “autenticação” que pode ser usada em vez de ou além de outros mecanismos de autenticação, como Wi Fi Protected Setup, e, portanto, é muito útil para aumentar a facilidade de uso dos serviços baseados em Wi-Fi. Ele permite também que serviços Wi-Fi baseados em localização sejam uma alternativa viável para outros mecanismos de serviço baseados em localização que são considerados mais seguros, por exemplo os serviços baseados em outras tecnologias, como NFC e luz codificada.
[083] No mecanismo, a distância entre um primeiro e um segundo dispositivos sem fio é determinada por meio de medições de tempo em mensagens sem fio. A primeira estação sem fio subsequentemente valida os valores recebidos da segunda estação sem fio para determinar se os valores aderem aos critérios de referência. Em caso afirmativo, os valores recebidos são considerados válidos, e o primeiro dispositivo considera confiável a distância determinada. Por exemplo, o primeiro dispositivo pode agora aceitar automaticamente uma solicitação de conexão recebida do segundo dispositivo. O mecanismo se dá da seguinte forma.
[084] O primeiro processador de mensagem é disposto, para avaliar a distância determinada, para determinar os terceiros dados de tempo subtraindo-se dos primeiros dados de tempo um tempo de viagem calculado das mensagens entre o primeiro dispositivo e o segundo dispositivo com base na distância determinada. Subsequentemente, o primeiro processador de mensagem é disposto para obter um valor de intervalo de referência para o segundo dispositivo indicativo de um intervalo entre receber uma mensagem de medição e transmitir um reconhecimento de medição. Finalmente, o primeiro processador de mensagem é disposto para verificar se a distância determinada é confiável por meio da comparação dos terceiros dados de tempo com o valor do intervalo de referência. Em uma modalidade, o primeiro processador de mensagem é disposto para a dita verificação para comparar os terceiros dados de tempo com o valor do intervalo de referência e, caso o desvio seja maior que uma margem de erro predeterminada, qualificar a distância determinada como não confiável. A margem de erro pode ser expressa como tempo representando uma margem de erro correspondente em metros de acordo com a velocidade da luz.
[085] No dispositivo, o primeiro processador de mensagem é disposto para determinar dados identificadores indicativos de hardware e/ou software presentes no segundo dispositivo, e para obter o intervalo de referência a partir de um banco de dados com base nos dados identificadores. Tal base de dados pode conter intervalos de referência para os respectivos dispositivos de hardware conhecidos, por exemplo conjuntos de chips ou dispositivos móveis de tipos conhecidos. Por exemplo, o tipo de segundo dispositivo pode ser conhecido como um iPhone 6 Apple, e o banco de dados pode ter os dados de referência para esse tipo de telefone móvel. Então, opcionalmente, o primeiro processador de mensagem é disposto para derivar os dados identificadores de uma mensagem do protocolo predeterminado do segundo dispositivo. Se o fabricante ou o modelo do segundo dispositivo não puder ser determinado ou, por alguma razão, o dispositivo ou o tipo de dispositivo for considerado como sendo não confiável ou se nenhum dado de referência estiver disponível, o primeiro processador de mensagem pode sinalizar isso para processamento adicional, por exemplo para acionar um processo de autenticação diferente.
[086] Os dados identificadores podem ser derivados de outras mensagens no protocolo predeterminado, ou de uma camada diferente na pilha de comunicação. Por exemplo, o endereço MAC do segundo dispositivo que está disponível no cabeçalho MAC do protocolo Wi Fi pode ser usado para determinar o fabricante do dispositivo ou o chipset Wi-Fi usado no dispositivo. Isso pode ser feito pelo primeiro processador de mensagem com o uso de um serviço Web, como o que está disponível em http://www.macvendorlookup.com ou usando uma base de dados armazenada interna baseada na lista oficial em http://standards-oui.ieee.org/oui.txt. Além do fabricante ou do tipo de dispositivo, o serviço ou outra base de dados deve conter dados de referência baseados em especificações ou medições de referência do dispositivo.
[087] A obtenção de dados de referência para o banco de dados pode ser difícil na prática. Em uma modalidade, o primeiro processador de mensagem é disposto para adaptar o banco de dados por meio do armazenamento e/ou da atualização de ao menos um valor de referência com base em dados de medição do segundo dispositivo. Por exemplo, pode ser feito um 'sistema de autoaprendizado' em que o banco de dados é dinamicamente criado por meio do armazenamento e a atualização de valores de referência de uma faixa de endereços MAC com base em dados de medição provenientes de segundos dispositivos. A base de dados inicial pode conter um conjunto limitado de valores de referência para os dispositivos mais amplamente usados (considerando que os 10 dispositivos de smartphone mais usados cobrem a grande maioria do mercado). Quando um dispositivo ainda não estiver na base de dados, pode ser solicitado um método de autenticação mais confiável, após o que o tipo de dispositivo pode ser adicionado à base de dados. Não devem ser usados valores de medição não confiáveis ou improváveis para a atualização do banco de dados.
[088] Em uma modalidade, o protocolo de faixa compreende uma mensagem de referência. A mensagem de referência pode ser adicionada, por exemplo, ao protocolo de faixa conforme definido na norma IEEE 802.11 [ref. 1]. Tal mensagem de referência pode ser ativada por uma mensagem de solicitação de referência precedente, ou pode ser uma parte padrão do protocolo de faixa, por exemplo incluída na solicitação de faixa inicial RRQ. O primeiro processador de mensagem é disposto para a dita obtenção do intervalo de referência com base na mensagem de referência recebida do segundo dispositivo. Subsequentemente, o intervalo de referência é comparado ao valor calculado dos terceiros dados de tempo. É possível obter segurança adicional fazendo com que o segundo dispositivo envie a mensagem de referência antes que o segundo dispositivo capture os primeiros dados de tempo da medição real do tempo de viagem de ida e volta. Além disso, o primeiro processador de mensagem é disposto para receber a mensagem de referência antes de enviar os primeiros dados de tempo.
[089] Em uma modalidade, o primeiro processador de mensagem é disposto para obter os respectivos dados de medição a partir de múltiplas medições de distância respectivas através do protocolo de faixa e para a dita avaliação pela detecção de diferenças entre os respectivos dados de medição. Mediante a análise dos resultados oriundos de múltiplas medições de tempo de ida e volta, o primeiro dispositivo pode detectar anomalias que resultam da manipulação do protocolo de faixa pelo segundo dispositivo. Vários exemplos de análise de múltiplas medições serão descritos agora.
[090] Em uma modalidade exemplificadora, o primeiro processador de mensagem é disposto para executar as ditas múltiplas medições de distância respectivas entre o primeiro dispositivo e o segundo dispositivo. Subsequentemente, são determinadas as diferenças entre os respectivos segundos dados de tempo de respectivos primeiros dados de medição e os respectivos segundos dados de tempo de respectivos dados de medição subsequentes. Normalmente, tais diferenças devem ser de cerca de zero, mas pequenas diferenças podem ocorrer devido a imprecisões nas medições de tempo. Para acomodar tais imprecisões, pode ser definida uma tolerância ou margem, por exemplo uma margem de erro predeterminada em tempo ou em distância (um nanossegundo correspondendo a cerca de 0,3 metro). Se as diferenças medidas estiverem abaixo da dita margem, o processador de mensagem determina que a distância determinada é confiável. Entretanto, se os cálculos mostrarem diferenças substanciais nos segundos dados de tempo das respectivas medições, assume-se que os segundos dispositivos manipulam a distância relatada e a distância determinada não é confiável.
[091] Em uma modalidade exemplificadora, o primeiro processador de mensagem é disposto para executar as ditas múltiplas medições de distância respectivas como uma sequência de medições de distância entre o primeiro dispositivo e o segundo dispositivo e para determinar um intervalo de sequência entre as medições na sequência. Essa sequência de medições pode fazer parte do protocolo de faixa, por exemplo como no padrão IEEE 802.11 [referência 1]. Um banco de dados é acessado para recuperar um valor de referência para o intervalo de sequência. Subsequentemente, o primeiro processador de mensagem compara o intervalo de sequência com o intervalo de sequência de referência da base de dados. Se o intervalo medido, por exemplo o valor médio e/ou um desvio padrão, for igual ao valor de referência dentro de uma margem predeterminada, o processador de mensagem determina que a distância determinada é confiável. Entretanto, se existirem diferenças substanciais entre os valores de intervalo de sequência das respectivas medições, assume-se que os segundos dispositivos manipulam a distância relatada ou os segundos dados de tempo e a distância determinada não é confiável.
[092] Em uma modalidade exemplificadora, o primeiro processador de mensagem é disposto para obter dados de medição reversa a partir de uma execução reversa do protocolo de faixa entre o segundo dispositivo e o primeiro dispositivo. Como o protocolo de faixa é agora executado por meio da troca das funções do primeiro e do segundo dispositivos, os dados de medição reversa compreendem os primeiros dados de tempo reversos, isto é, conforme fornecido pelo segundo dispositivo e transferidos para o primeiro dispositivo. Opcionalmente, o primeiro processador de mensagem é disposto de modo a determinar a distância conforme prescrição do protocolo de faixa, executado de modo reverso e comparar a distância determinada reversa à distância determinada, conforme anteriormente recebido na execução inicial do protocolo de medição. Ambas as distâncias devem ser iguais, pelo menos dentro de uma tolerância para imprecisões de medição, se o segundo dispositivo transmitiu valores confiáveis para a distância determinada e os primeiros dados de tempo reverso. Opcionalmente, o primeiro processador de mensagem é disposto para determinar quartos dados de tempo subtraindo dos primeiros dados de tempo reverso os terceiros dados de tempo (como usado pelo próprio primeiro dispositivo) e um tempo de viagem calculado das mensagens entre o primeiro dispositivo e o segundo dispositivo com base na distância determinada. Os quartos dados de tempo devem ser cerca de zero, mas um valor pequeno pode ser encontrado devido a imprecisões nas medições de tempo. Para acomodar essas imprecisões pode-se definir uma tolerância ou margem. Se os quartos dados de tempo estiverem abaixo da dita margem, o processador de mensagem determina que a distância determinada é confiável. O primeiro processador de mensagem determina que a distância determinada é não confiável se os quartos dados de tempo excederem uma margem de erro predeterminada.
[093] Deve-se notar que a execução reversa do protocolo de faixa e o uso subsequente dos dados de medição reversa, conforme descrito acima, podem ser aplicados em adição a, ou como uma alternativa para, a verificação anteriormente descrita da distância determinada pela comparação dos terceiros dados de tempo com o dito valor do intervalo de referência. Em tal modalidade alternativa, o protocolo de faixa reverso pode ser executado primeiro, o que força um segundo dispositivo manipulador a decidir a quantidade de falso tempo que é subtraída dos primeiros dados de tempo sem conhecer a distância real entre o primeiro dispositivo e o segundo dispositivo. Então, a instância normal do protocolo de faixa se segue, e o segundo dispositivo de manipulação precisa manipular consistentemente os segundos dados de tempo, o que é complicado e os erros que ocorrem podem ser detectados facilmente.
[094] Em uma modalidade adicional, o protocolo de faixa compreende um atributo adicional ou uma mensagem adicional que pode, por exemplo, ser adicionada ao protocolo de faixa conforme definido no padrão IEEE 802.11 [ref. 1], contendo uma credencial (por exemplo, uma chave pública) ou um hash de uma credencial ou uma credencial criptografada. O segundo dispositivo tem que incluir tal credencial ou hash de uma credencial ou uma credencial criptografada como parte do intercâmbio de mensagens para o protocolo de faixa. Para ser simétrico, o primeiro dispositivo também teria que incluir tal credencial, hash de uma credencial ou credencial criptografada. O campo preferencial que contém a credencial ou o hash de uma credencial ou uma credencial criptografada em uma mensagem do protocolo de faixa é um campo no qual o sinal ou ao menos parte do sinal que transfere aquele campo é usado para medir o tempo de transmissão ou de chegada da mensagem, de modo que seja muito difícil, se não impossível, para outro dispositivo inserir sua credencial ou hash de sua credencial ou sua credencial criptografada em uma mensagem que é usada para medir a distância entre o primeiro e o segundo dispositivos. Quanto mais próximo (no tempo) o sinal que contém a credencial ou o hash de uma credencial ou uma credencial criptografada estiver do sinal que é usado para medir a faixa, ou quanto mais sobreposição entre esses sinais, melhor. Dessa forma, o primeiro dispositivo pode ter certeza de que a credencial ou o hash de uma credencial ou uma credencial criptografada em uma mensagem do protocolo de faixa é, de fato, do segundo dispositivo com o qual ele está executando o protocolo de medição de faixa. Em uma modalidade, o primeiro processador de mensagem é disposto para processar essa credencial ou hash de uma credencial ou credencial criptografada, e verificar se ela corresponde a uma credencial que foi usada anteriormente por um dispositivo com o qual ele executou com êxito a autenticação de dispositivo e estabeleceu confiança mútua, por exemplo através do uso do protocolo de configuração protegido de Wi-Fi, do protocolo de provisionamento de dispositivo, da troca de chaves Diffie Hellman e/ou de handshake de 4 vias WPA2. Se for encontrada uma igualdade, o primeiro dispositivo pode assumir que as medições de distância entre o primeiro e o segundo dispositivos podem ser verdadeiras e consideradas confiáveis. Se não houver igualdade, o primeiro dispositivo desconfiará das medições de distância entre o primeiro e o segundo dispositivos e executará etapas adicionais para verificar a confiabilidade das medições de distância, por exemplo com o uso dos mecanismos conforme descritos em outras modalidades. Em outra modalidade, os valores medidos (por exemplo, os primeiros dados de tempo e/ou os segundos dados de tempo) são criptografados com o uso de uma chave que foi acordada ou derivada de credenciais acordadas entre o primeiro e o segundo dispositivos, conforme estabelecido durante um procedimento anterior de autenticação de dispositivo executado entre o primeiro e o segundo dispositivos.
[095] Em uma modalidade alternativa, o segundo dispositivo tem que incluir uma credencial ou hash de credencial ou uma credencial criptografada que será usada durante a configuração de uma conexão posterior. O primeiro processador de mensagem é disposto para processar e armazenar a credencial ou hash de credencial ou uma credencial criptografada recebida em conjunto com a distância medida entre o primeiro dispositivo e o segundo dispositivo, a fim de correlacionar seguramente as distâncias medidas com o dispositivo específico que se conecta com aquela credencial. Após a configuração da conexão entre o primeiro e o segundo dispositivos, o primeiro dispositivo verifica se a mesma credencial ou uma derivada sua é usada durante a realização da autenticação do dispositivo, por exemplo durante a execução do protocolo de configuração protegido de Wi-Fi, do protocolo de provisionamento de dispositivo, da troca de chaves Diffie Hellman e/ou enquanto é feito o handshake de 4 vias WPA2. Ao fazer isso, o primeiro dispositivo pode determinar que o dispositivo com o qual ele está conectado é o mesmo dispositivo para o qual uma medição de distância específica foi feita. Em particular, se a credencial for uma chave pública e se a configuração da conexão entre o primeiro e o segundo dispositivos incluir que o segundo dispositivo provou corretamente ao dispositivo 1 que ele tem a chave privada que pertence à chave pública como credencial na medição da faixa, o primeiro dispositivo pode ter certeza de que o segundo dispositivo é aquele cuja distância foi medida e não um impostor.
[096] A Figura 3 mostra um sistema de múltiplos dispositivos para comunicação sem fio e medição de distância, O sistema 300 é igual ao sistema 100 descrito acima com referência às Figuras 1 e 2, mas tem adicionalmente pelo menos um terceiro dispositivo 150. O primeiro dispositivo e o segundo dispositivo estão fisicamente separados por uma distância 140. O primeiro dispositivo e o terceiro dispositivo estão fisicamente separados por uma segunda distância 141, e o segundo dispositivo e o terceiro dispositivo estão fisicamente separados por uma terceira distância 142. O terceiro dispositivo tem um terceiro transceptor e um terceiro processador de mensagem (não mostrado), que são similares aos elementos correspondentes do segundo dispositivo. Os dispositivos são equipados para comunicação sem fio, conforme indicado esquematicamente pelo formato 130 e pelas setas que conectam os dispositivos através de seus respectivos transceptores. Os dispositivos são dispostos para medição de distância através de comunicação sem fio, de acordo com um protocolo predeterminado entre o primeiro dispositivo e o segundo dispositivo, incluindo o protocolo de faixa conforme adicionalmente elucidado acima. Várias modalidades adicionais são agora descritas com o uso pelo menos do terceiro dispositivo para determinar a dita confiabilidade das distâncias relatadas pelo segundo dispositivo.
[097] Em uma modalidade exemplificadora, o primeiro processador de mensagem é disposto para obter ao menos um dado de medição adicional a partir de uma medição de distância entre um dispositivo adicional e o segundo dispositivo, e para obter o valor do intervalo de referência a partir dos dados de medição adicionais. Por exemplo, o dispositivo adicional pode também derivar os respectivos segundos dados de tempo durante a execução do protocolo de faixa com o segundo dispositivo, com o uso de um processador de mensagem disposto como no primeiro dispositivo. Subsequentemente, o dispositivo adicional pode transferir os ditos respectivos segundos dados de tempo para o primeiro dispositivo. O primeiro dispositivo está agora habilitado para verificar se a distância determinada é confiável por meio da comparação dos terceiros dados de tempo com os respectivos segundos dados de tempo recebidos como o valor do intervalo de referência. À medida que o dispositivo adicional também executa o protocolo de faixa com o segundo dispositivo suspeito de manipulação, o segundo dispositivo precisa agora manipular sistematicamente ambos os casos do protocolo de faixa respondendo a diferentes dispositivos. O uso do mesmo valor manipulado para os segundos dados de tempo pode ser impossível ou pode resultar em distâncias inconsistentes, que serão detectadas pelo primeiro dispositivo com base nos respectivos segundos dados de tempo recebidos do dispositivo adicional. Deve-se notar que o primeiro dispositivo e o dispositivo adicional não precisam saber a distância real para ainda assim encontrar valores manipulados dos segundos dados de tempo.
[098] Em uma modalidade exemplificadora adicional, o primeiro processador de mensagem é disposto para obter ao menos um dado de medição adicional a partir de uma medição de distância entre pelo menos um dispositivo adicional e o segundo dispositivo e derivar pelo menos uma distância determinada adicional dos dados de medição adicionais. Agora, a primeira distância determinada e a distância determinada adicional podem ser mapeadas para a distância intermediária física real entre o primeiro dispositivo e o dispositivo adicional, que pode ser conhecido, predeterminado ou também ser medido com o uso do protocolo de medição. Então, o primeiro processador de mensagem obtém dados reais de posição ou de distância de pelo menos um dispositivo adicional em relação ao primeiro dispositivo. Finalmente, para verificar se a distância determinada é confiável, o primeiro processador de mensagem determinando se uma posição estimada do segundo dispositivo em relação ao primeiro dispositivo é derivável com base na distância determinada e na pelo menos uma distância determinada adicionalmente. A posição estimada se baseia na geometria básica da existência de um triângulo da distância intermediária e de ambas as distâncias determinadas. Por exemplo, se a soma de ambas as distâncias determinadas for menor que a dita distância intermediária, nenhum triângulo pode ser encontrado, fazendo com que as ditas distâncias determinadas não sejam confiáveis.
[099] Opcionalmente, o primeiro processador de mensagem pode, para verificar se a distância determinada é confiável, determinar se uma posição estimada do segundo dispositivo em relação ao primeiro dispositivo está de acordo com um plano de piso predeterminado em torno do primeiro dispositivo. O plano de piso indica onde uma pessoa que tem o segundo dispositivo pode estar presente, o que pode ser verificado com o uso de uma ou mais distâncias determinadas. Por exemplo, se forem feitas três medições de três dispositivos confiáveis diferentes atuando como primeiro dispositivo, e as posições dos ditos três dispositivos confiáveis forem conhecidas em relação ao plano de piso, pode ser determinado se o segundo dispositivo está em um local que pode ser usado por um ser humano caminhando de acordo com o plano de piso.
[0100] Em uma configuração diferente, o primeiro dispositivo executa a medição de distância com o terceiro dispositivo a fim de decidir configurar uma conexão entre o primeiro e o terceiro dispositivos. Nesse caso, quando o primeiro dispositivo ou o terceiro dispositivo são abordados também pelo segundo dispositivo para fazer a medição de distância, é benéfico que o primeiro dispositivo seja capaz de verificar se o segundo e o terceiro dispositivos estão operando independentemente ou se eles estão cooperando para fazer a medição de distância (isto é, com o segundo dispositivo e o terceiro dispositivo enviando/recebendo dados um do outro resultantes da execução de medição de distância pelo segundo dispositivo com o primeiro dispositivo e/ou pelo terceiro dispositivo com o primeiro dispositivo) e se o terceiro dispositivo seria capaz de verificar se o primeiro e o segundo dispositivos estão operando independentemente ou estão cooperando para fazer a medição de distância. Se eles não estiverem cooperando, o segundo dispositivo pode ser um dispositivo hostil que tenta personificar o primeiro ou o terceiro dispositivo fazendo com que o dispositivo de medição acredite que ele está a uma distância similar à do dispositivo que está sendo imitado, ou que ele tenta fazer o dispositivo de medição acreditar que ele está na verdade mais próximo do dispositivo personificado, fazendo suas próprias medições de distância. Em uma modalidade possível, um dispositivo pode ser configurado para rejeitar quadros de solicitação de medição de distância e/ou rejeitar solicitações de autenticação a partir dos outros dois dispositivos e/ou rejeitar a configuração de uma conexão com os outros dois dispositivos se o dispositivo receber quadros de medição de distância de dois ou mais dispositivos diferentes dentro de um curto período de tempo determinado, ou se os quadros de solicitação de medição de distância dos dois ou mais dispositivos diferentes chegarem em um instante anterior a um instante pré-configurado após o primeiro daqueles dois dispositivos ter iniciado o envio de suas solicitações de medição (por exemplo, no caso em que se tenha concordado no protocolo que dois dispositivos que cooperam para executar medições de distância têm que emitir seus quadros de medição pelo menos um período de tempo especificado um após o outro e coordenar suas medições).
[0101] Em outra modalidade possível, se dois dispositivos estiverem cooperando para executar medições de distância com um terceiro dispositivo, ambos os dispositivos têm que incluir uma credencial comum (por exemplo, uma chave simétrica comum, um par de chaves pública/privada) ou um hash de credencial ou uma credencial criptografada como parte do protocolo de medição de distância que eles estão executando com o terceiro dispositivo, que pode ter sua validade verificada pelo terceiro dispositivo quando ele recebe os quadros de solicitação de medição de distância de ambos os dispositivos, mediante a execução de uma troca desafio/resposta entre o terceiro e o primeiro dispositivos com base naquela credencial recebida e uma troca desafio- resposta entre o terceiro e o segundo dispositivos com base naquela credencial recebida. Assim, essa modalidade se refere adicionalmente a um método e a um primeiro dispositivo para decidir sobre a aceitação da configuração de uma conexão sem fio entre o primeiro dispositivo e um segundo dispositivo, onde o primeiro dispositivo é abordado também por um terceiro dispositivo para executar medição de distância, sendo que o método compreende:
[0102] - cooperar com o segundo e o terceiro dispositivos na realização de pelo menos uma medição de distância em relação a cada um dentre o segundo e o terceiro dispositivos,
[0103] - receber quadros de medição de distância do segundo e do terceiro dispositivos diferentes,
[0104] - decidir não aceitar a configuração da conexão sem fio se ao menos uma das seguintes condições for satisfeita:
[0105] b) os quadros de medição de distância recebidos são recebidos dentro de um período de tempo predeterminado,
[0106] - b) os quadros de solicitação de medição de distância dos dois ou mais dispositivos diferentes chegam em um instante anterior a um instante pré-configurado após o primeiro desses dois dispositivos ter começado a enviar suas solicitações de medição.
[0107] Alternativamente, o dispositivo que recebe os quadros de solicitação de medição de distância e a credencial comum, o hash de credencial ou a credencial criptografada dos outros dois dispositivos rejeita a configuração de uma conexão com qualquer um desses dois dispositivos se a credencial comum ou um derivado da mesma não for usada ou não puder ser corretamente verificada para ser usada durante a execução do protocolo de configuração protegido Wi-Fi, do protocolo de provisionamento de dispositivo, da troca de chaves Diffie Hellman e/ou enquanto o handshake de 4 vias WPA2 é executado.
[0108] Portanto, esta modalidade se refere adicionalmente a um método e a um primeiro dispositivo para decidir sobre a aceitação da configuração de uma conexão sem fio entre o primeiro dispositivo e um segundo dispositivo ou um terceiro dispositivo, sendo que o método compreende:
[0109] - cooperar com o segundo e o terceiro dispositivos na realização de pelo menos uma medição de distância em relação a cada um dentre o segundo e o terceiro dispositivos,
[0110] - receber uma credencial comum do segundo e do terceiro dispositivos,
[0111] - decidir não aceitar a configuração da conexão sem fio se a credencial comum ou uma derivada sua não for usada ou não puder ser corretamente verificada para ser usada durante a realização da autenticação entre o dispositivo e cada um dos outros dois dispositivos
[0112] Em uma modalidade, o primeiro processador de mensagem é disposto para determinar ao menos uma intensidade de sinal de ao menos uma mensagem recebida durante o protocolo predeterminado, e verificar se a distância determinada é confiável pela comparação da intensidade do sinal com uma intensidade de sinal esperada na distância determinada. O protocolo predeterminado pode fornecer informações sobre a intensidade do sinal recebido na segunda estação. Conhecendo a potência transmitida e a distância determinada, a intensidade de sinal esperada pode ser calculada. Então, a intensidade de sinal recebida pode ser comparada à intensidade de sinal esperada e qualquer desvio pode ser detectado. Opcionalmente, a primeira estação pode alterar a potência do transmissor até que nenhuma resposta seja recebida do segundo dispositivo, sendo que a intensidade de sinal transmitida pode ser prevista sabendo-se a distância determinada, e qualquer desvio pode ser detectado. Por exemplo, se a comunicação for perdida muito mais cedo, isto é, a uma potência de transmissão mais alta do que a calculada para a distância determinada recebida, a distância é considerada não confiável.
[0113] Em uma modalidade, o primeiro processador de mensagem é disposto para, depois de detectar que a distância determinada não é confiável, prosseguir para um processo diferente ao invés do processo baseado em distância esperada. Por exemplo, o processo baseado em distância normal seria conceder acesso a um serviço baseado em localização ou a um periférico local. Se a distância determinada for considerada não confiável, pode-se recusar toda comunicação e/ou todo acesso adicional, e/ou uma mensagem de aviso pode ser enviada a um sistema de gerenciamento ou de proteção. Além disso, o primeiro processador de mensagem pode ser disposto, antes de avançar para qualquer processo baseado em distância normal, para engatar um protocolo de segurança diferente com o segundo dispositivo pode ser executado, como solicitar credenciais adicionais e/ou uma identificação pessoal do usuário. O protocolo de segurança diferente pode ser um processo adicional ou uma execução adicional melhorada do protocolo principal e pode, por exemplo, resultar em uma etapa mais rígida ou mais severa no processo de segurança normal. Opcionalmente, o primeiro processador de mensagem é disposto para solicitar uma medição de distância adicional usando um protocolo de faixa diferente e/ou um tipo diferente de comunicação sem fio, por exemplo NFC, a uma distância muito pequena ou solicitar que o operador humano do segundo dispositivo forneça alguma identificação e/ou algum dado biométrico como uma impressão digital. Além disso, o primeiro processador de mensagem pode ser disposto, antes de avançar para qualquer processo baseado em distância normal, para negar ou restringir o acesso a ao menos alguns dados e/ou a pelo menos uma aplicação no primeiro dispositivo. Por exemplo, um serviço básico pode ser fornecido mesmo se a distância for considerada não confiável, enquanto um serviço estendido é fornecido se a distância for considerada confiável.
[0114] A seguir, várias modalidades práticas são descritas. Em uma modalidade exemplificadora, uma primeira estação sem fio oferece um serviço com reconhecimento de Wi-Fi que indica que ela exige a medição da distância mediante a configuração de, por exemplo, um sinalizador de “faixa” como obrigatório. Uma segunda estação sem fio que deseje conectar- se àquele serviço precisa realizar a medição de distância, por exemplo usando o método FTM conforme definido na norma IEEE 802.11REV-mc [ref 1]. Para isso, a segunda estação sem fio assume a função de iniciador de FTM e emite um pedido de FTM para a primeira estação sem fio. Se a primeira estação sem fio receber uma solicitação de FTM da segunda estação sem fio, a primeira estação sem fio, por sua vez, irá iniciar uma rajada de FTM e fornecerá os carimbos de data/hora t1 e t4 à segunda estação sem fio, que pode usar esses valores para determinar com precisão o tempo de ida e volta (RTT) e, portanto, a distância entre a primeira e a segunda estações sem fio. A segunda estação sem fio precisa enviar a distância resultante em um relatório de faixa de medição de FTM para a primeira estação sem fio se a primeira estação sem fio definir como 1 o bit de relatório de faixa no atributo de configuração de faixa. A primeira estação sem fio precisa confiar nas medições recebidas para determinar as etapas subsequentes para a segunda estação sem fio, como aceitar automaticamente uma solicitação de conexão que esteja chegando.
[0115] Para que a primeira estação sem fio valide a distância medida, um ou mais dos seguintes mecanismos pode ser usado. Uma vez que a primeira estação sem fio conhece t1 e t4 (digamos em nanosegundos), ela pode calcular o valor (t3- t2) conforme mostrado abaixo usando o valor de resultado de faixa recebido (digamos, em metros) da segunda estação sem fio “d1”: (t3-t2) = - (2* (dl/velocidade da luz) *10* -(t4-t1))
[0116] Por exemplo, se d1 for cerca de 1 metro e t4-t1=13 ns, então t3-t2=7 ns. Isso significa que o tempo de viagem foi de 2 vezes 3 ns e o tempo de processamento da solicitação na segunda estação sem fio (isto é, t3-t2) foi de 7 nanossegundos. Conforme mencionado anteriormente, se a segunda estação sem fio alegar que ela está próxima, mesmo quando não estiver, o tempo t3-t2 seria, na realidade, mais curto. Uma vez que as medições reais precisam ser tão precisas na resolução de nanosegundos, é provável que elas ocorram dentro do hardware do chip de Wi-Fi (e não em alguma camada do driver de software que pode ser usada, por exemplo, para enviar o relatório de medição de faixa de FTM), então o valor determinado de t3-t2 pode ser verificado com a especificação do chipset de Wi-Fi sendo usado.
[0117] Em uma modalidade, o primeiro dispositivo sem fio verifica um banco de dados de informações sobre o tempo de processamento real, e opcionalmente também uma possível margem de erro, para solicitações de FTM para o chipset Wi-Fi que está sendo usado pelo segundo dispositivo sem fio. O chipset de Wi-fi que está sendo usado pode ser derivado de várias fontes de informações (como os elementos de informação P2P) recebidos durante a descoberta de pré- associação (por exemplo, usando quadros de solicitação/resposta da sonda, quadros de beacon), como que faixa de endereço MAC é usada, as informações do fabricante/modelo do dispositivo que está sendo anunciado, características do rádio, como definido em protocolos bem conhecidos IEEE802.11k e IEEE802.11h. Se o tempo de processamento medido corresponder às informações da base de dados, então a distância medida é considerada válida e a primeira estação sem fio pode passar para o próximo estado em relação à segunda estação sem fio, por exemplo, um estado no qual ele irá automaticamente aceitar uma solicitação de conexão recebida da segunda estação sem fio sem autenticação adicional (por exemplo, usando Segurança Aberta ou o método WFDS Default PIN, como definido por Wi-Fi Direct Services) e/ou interação adicional com o usuário (por exemplo, um estado de aceitação de sessão auto-accept=true, conforme definido por Wi-Fi Direct Services, ou a emissão de um status “Accepted by User” durante uma descoberta de provisão subsequente sem realmente perguntar ao usuário). Entretanto, se o tempo de processamento medido não corresponder às informações da base de dados dentro de uma determinada margem de erro/segurança, então a primeira estação sem fio agirá de forma diferente. Por exemplo, a primeira estação não aceitará automaticamente uma solicitação de conexão recebida da segunda estação, e pode solicitar que a segunda estação sem fio use um método de autenticação diferente (por exemplo, um PIN, botão de pressão ou outro método de configuração WPS dando ao atributo “config method” o valor adequado, ou, por exemplo, verificando se a segunda estação sem fio é parte da mesma rede sem fio segura na qual a primeira estação sem fio está, por exemplo usando mensagens de ping para um endereço MAC correspondente ou derivado do endereço MAC usado pela segunda estação sem fio durante as medições de FTM, enquanto ambas estão conectadas de modo seguro a um ponto de acesso de WLAN).
[0118] Em outra modalidade, múltiplas medições de FTM e/ou relatórios de faixa são solicitados, por exemplo em uma rajada de FTM. A segunda estação sem fio só pode saber como manipular sua distância após ter recebido t1 e t4 da primeira estação sem fio. Pode ser difícil manipular t3- t2. A menos que a segunda estação sem fio tenha mudado seu rádio para enviar sempre o sinal ACK em t3 com um atraso, o primeiro t3 e t4 da rajada pode ser bem diferente das medições subsequentes da rajada de FTM.
[0119] Em uma outra modalidade, os dispositivos de medição de FTM aprimorados podem ser obrigados a enviar primeiro os valores de t2 e t3 em uma mensagem para a primeira estação sem fio antes que a primeira estação sem fio envie seus t1 e t4 para a segunda estação sem fio. A primeira estação sem fio pode usar quaisquer diferenças estranhas nas medições para marcar as medições oriundas da segunda estação sem fio como sendo suspeitas e não aceitar automaticamente uma solicitação de conexão recebida da segunda estação sem fio.
[0120] Em uma outra modalidade, a primeira estação sem fio funcionará (também) como um iniciador de FTM, isto é, iniciando uma medição de distância reversa, e emitirá uma solicitação de FTM para a segunda estação sem fio. A segunda estação sem fio agora tem que medir t1 e t4 e transferir estas medições para a primeira estação sem fio. Novamente, a primeira estação sem fio pode fazer uma validação cruzada com um banco de dados se as medições de t1 e t4 forem feitas dentro dos parâmetros e/ou do comportamento do chipset Wi Fi sendo usado. Por exemplo, verificar se os tempos de início do envio dos quadros de medição de FTM (em uma rajada) correspondem ao intervalo normal usado no chipset de Wi Fi entre dois quadros de medição de FTM consecutivos, com os valores de atributos na solicitação de FTM, como temporizador de TSF parcial ou delta mínimo, conforme explicados no capítulo 10.24.6.4, “Measurement exchange” (IEEE P802).
[0121] Em uma outra modalidade, a primeira estação sem fio pode solicitar que uma terceira estação sem fio, por exemplo um outro ponto de acesso em um sistema de distribuição sem fio ou um cluster de NAN que reconhece Wi-Fi, ou um dispositivo par (P2P) próximo confiável, faça a medição de distância com a segunda estação sem fio. Por exemplo, em um cibercafé ou em um escritório, muitas vezes haverá vários pontos de acesso de WLAN na vizinhança próxima, que poderiam atuar como uma terceira e uma quarta estações confiáveis. Essas medições, cujos resultados são transferidos para a primeira estação sem fio, em conjunto com medições de distância feitas entre a primeira e a terceira estações, e outras informações fornecidas pela terceira estação sem fio sobre a segunda estação sem fio. Essas outras informações podem incluir a intensidade de sinal relatada, o histograma de ruído e outros parâmetros de sinal sem fio, que podem ser usados para fazer a validação cruzada entre as medições da primeira e da segunda estações sem fio. Por exemplo, se o valor (t3-t2) medido no caso da terceira estação sem fio for diferente de (t3-t2) no caso da primeira estação sem fio, a localização da segunda estação sem fio pode ser marcada como suspeita, e nesse caso a primeira estação sem fio agirá de acordo, exigindo, por exemplo, autenticação adicional. Também seria suspeito se as distâncias medidas entre a primeira e a segunda e a terceira e a segunda estações não correspondessem às intensidades de sinal relatadas da segunda estação em relação à primeira e à terceira estações sem fio. Por exemplo, se for medida uma distância muito pequena tanto da primeira como da terceira estação sem fio com o uso de abordagem baseada em FTM, mas a intensidade de sinal for bem diferente, então isso é suspeito porque seria de se esperar que a segunda estação estivesse entre a primeira e a terceira estações nesse caso. Isso pode ser adicionalmente refinado com o uso de informações de direção (por exemplo, usando análise de sinal MIMO, usando informações de formação de feixe, obscurecendo parte da antena, girando mecanicamente o dispositivo, usando antenas localizadas fisicamente em pontos diferentes) ou de análise de movimento (por exemplo, com a pergunta “a segunda estação está se movendo para longe de uma e para mais perto de outra estação?”) por meio de múltiplas medições de distância durante um intervalo de tempo maior. Opcionalmente, se as medições forem validadas por cruzamento com medições de uma quarta estação sem fio (por exemplo, com o uso de trilateração), então certamente uma das distâncias medidas seria errada se a segunda estação sem fio tiver fornecido deliberadamente valores errados para medições de distância.
[0122] Em uma outra modalidade, a primeira estação sem fio pode reduzir sua intensidade de sinal por meio da redução de sua potência de rádio, de acordo com a distância medida entre a primeira e a segunda estações sem fio. Se a conexão cair inesperadamente, então a primeira estação sem fio pode concluir que a segunda estação sem fio não está dentro da faixa de sinal adequada e pode marcar a distância medida como suspeita. Obviamente, se o segundo dispositivo sem fio usar um rádio muito forte, ele pode contornar essa verificação, de modo que essa não é uma forma definida de decidir que a medição não é suspeita. Em uma modalidade alternativa, a primeira estação gera um sinal fora da banda que apenas uma pessoa que alega estar a uma certa distância pode notar, por exemplo com instruções faladas ou mostrando uma mensagem em uma tela próxima, por exemplo com uma solicitação ao usuário para se mover mais para perto da primeira estação sem fio, o que é então verificado pela primeira estação sem fio.
[0123] Em uma outra modalidade, a primeira estação sem fio pode rastrear a localização do segundo dispositivo por um tempo mais longo e correlacionar a trajetória com um mapa de piso, por exemplo para ver se a trajetória faz sentido de acordo com as rotas de caminhada as dentro do prédio (por exemplo, a pessoa não caminha através de paredes, mas através de portas, e não caminha diretamente através de uma mesa ou de um sofá). No caso de a segunda estação sem fio ser supostamente um dispositivo estacionário (como uma tela próxima) e a primeira estação sem fio ser um dispositivo móvel, então o padrão de movimento da primeira estação sem fio pode ser usado para ver se a primeira estação sem fio realmente se aproxima da segunda estação sem fio quando caminha em direção a ela.
[0124] A Figura 4 mostra um método para medição de distância através de comunicação sem fio de acordo com um protocolo predeterminado entre um dispositivo que age como um primeiro dispositivo e um dispositivo adicional para comunicação sem fio que age como um segundo dispositivo. Os dispositivos estão fisicamente separados por uma distância 140. Os dispositivos são dispostos para medição de distância através de comunicação sem fio, de acordo com um protocolo predeterminado entre o primeiro dispositivo e o segundo dispositivo. O protocolo predeterminado inclui um protocolo de faixa para determinar uma distância entre o primeiro e o segundo dispositivos, conforme detalhado adicionalmente abaixo com referência à Figura 2. O primeiro dispositivo e o segundo dispositivo são similares ao primeiro e ao segundo dispositivos mostrados na Figura 1 e são adicionalmente descritos com referência às Figuras 1 a 3. O método pode ser executado por um processador no primeiro dispositivo, pode também ser processado por um processador em um dispositivo diferente e/ou em um tempo diferente com base nos valores recebidos. Por exemplo, o método pode ser executado em um terceiro dispositivo que não esteja participando ativamente no protocolo de faixa, mas recebe todas as mensagens e está ciente da distância entre o terceiro dispositivo e o terceiro dispositivo. Se estiver a uma distância curta do primeiro dispositivo, o terceiro dispositivo puder verificar todos os dados mediante a recepção das mensagens de Protocolo do Protocolo de faixa.
[0125] O método começa no nó START 401. Em um primeiro estágio RNGP 402, o método pode executar o protocolo de faixa e fazer as medições de tempo, conforme descrito com referência à Figura 2. O método obtém a distância determinada e tem conhecimento dos primeiros dados de tempo do primeiro dispositivo. Em seguida, no estágio CALC 403, o método calcula o tempo de viagem das mensagens entre o primeiro dispositivo e o segundo dispositivo com base na distância determinada. Para avaliar a distância determinada, o método continua pelo estágio DT3 404 no qual os terceiros dados de tempo são determinados subtraindo-se, dos primeiros dados de tempo, o tempo de viagem calculado das mensagens. Em seguida, no estágio OREF 405, são determinados os dados identificadores que são indicativos de hardware e/ou software presentes no segundo dispositivo. Além disso, de um banco de dados baseado nos dados identificadores, um valor de intervalo de referência é obtido para o segundo dispositivo. O intervalo de referência é indicativo de um intervalo entre o recebimento de uma mensagem de medição e a transmissão de um reconhecimento de medição, que deve ser esperado para o segundo dispositivo. O intervalo de referência pode ser obtido de várias formas, que são descritas acima com referência ao processador de mensagem no primeiro dispositivo. No exemplo, o intervalo de referência é obtido de um banco de dados, acessível localmente ou remotamente através da internet por meio de conexão a um servidor provedor com o uso de um método conforme descrito abaixo com referência à Figura 5. Em seguida, no estágio VERID 406, o método verifica se a distância determinada é confiável pela comparação dos terceiros dados de tempo com o valor do intervalo de referência. O método termina no nó END 407.
[0126] A Figura 5 mostra um método de servidor provedor para fornecer informações de referência para uso em um servidor provedor para cooperar com um dispositivo conforme descrito acima com referência às figuras 1 e 2. O método começa no nó START 501. Em um primeiro estágio STR 502, o método pode executar o armazenamento de dados de tempo de referência dos respectivos dispositivos indicativos do tempo de processamento no protocolo de faixa. Esse estágio pode ser executado apenas uma vez, por exemplo na fabricação ou na inicialização do servidor provedor. O banco de dados também pode ser atualizado regularmente quando novos dados de referência se tornarem disponíveis. Em seguida, no estágio RCID 503, o método recebe, de um dispositivo de solicitação, dados identificadores indicativos de hardware e/ou de software presentes em um segundo dispositivo que deve ser verificado. Em seguida, no estágio RRD, são recuperados respectivos dados de tempo de referência do segundo dispositivo com base nos dados identificadores. Os dados de tempo de referência são indicativos do valor do intervalo de referência do segundo dispositivo. Em seguida, no estágio TRREF 505, os dados de tempo de referência recuperados são transmitidos para o primeiro dispositivo. Assim, o dispositivo solicitante é habilitado a verificar se a distância determinada é confiável por comparação dos terceiros dados de tempo, conforme calculados, com o valor do intervalo de referência.
[0127] São fornecidos produtos de programa de computador, que podem ser baixados a partir de uma rede e/ou armazenados em uma mídia legível por computador e/ou uma mídia executável por microprocessador, compreendendo instruções de código de programa para implementar os métodos acima quando executados em um computador para proteger informações de localização, conforme elucidado adicionalmente abaixo.
[0128] O sistema acima pode ser aplicado, por exemplo, em sistemas de posicionamento no interior de prédios ou ao ar livre, ou em serviços baseados em localização com o uso de dispositivos sem fio. A invenção se aplica, em geral, a qualquer sistema em que serviços baseados condicionalmente em dados ou em localização são fornecidos a um usuário com base na distância de um dispositivo móvel até o dispositivo que mede a distância. Por exemplo, o sistema pode ser aplicado em dispositivos portáteis e dispositivos estacionários que suportam Wi-Fi, Wi-Fi Aware ou Wi-Fi Direct.
[0129] Além disso, o sistema ou os métodos de acordo com a presente invenção podem ser usados em conjunto com uma ou mais tecnologias de localização para uso em ambientes fechados (prédios) baseadas em sinais de luz visível ou de radiofrequência. Além disso, essas tecnologias de localização para ambientes fechados (prédios) podem fazer uso de padrões consagrados de comunicação por RF, como 802.15.7, 802,11, 802.15.4, Zigbee, Thread® ou Bluetooth® Low Energy (BLE) também conhecido como Bluetooth® Smart. Notavelmente, a invenção reivindicada pode fazer uso de múltiplas tecnologias de localização; por exemplo, para acomodar a base instalada e/ou para possibilitar que os participantes usem sua tecnologia de preferência.
[0130] Tipicamente, o dispositivo 110 para medição de distância e o dispositivo 120 que age como um segundo dispositivo a ser medido, e o servidor provedor compreendem, cada um, um processador que executa o software adequado armazenado nos dispositivos; por exemplo, aquele software pode ter sido baixado e/ou armazenado em uma memória correspondente, por exemplo uma memória volátil, como RAM, ou uma memória não volátil, como Flash (não mostrada). Os dispositivos e servidores podem ser equipados, por exemplo, com microprocessadores e memórias (não mostrados). Alternativamente, os dispositivos e o servidor podem, total ou parcialmente, ser implementados em lógica programável, por exemplo como matriz de portas programável em campo (FPGA - “field-programmable gate array”). Os dispositivos e o servidor podem ser implementados, total ou parcialmente, como um, assim chamado, circuito integrado para aplicação específica (ASIC - “application-specific integrated circuit”), isto é, um circuito integrado (CI) personalizado para seu uso específico. Por exemplo, os circuitos podem ser implementados em CMOS, por exemplo com o uso de uma linguagem de descrição de hardware como Verilog, VHDL etc.
[0131] Muitas formas diferentes de execução do método são possíveis, conforme ficará evidente para o versado na técnica. Por exemplo, a ordem dos estágios ou das etapas pode ser variada ou alguns estágios podem ser executados em paralelo. Além disso, podem ser inseridas outras etapas entre as etapas do método. As etapas inseridas podem representar refinamentos do método aqui descrito, ou podem não estar relacionadas ao método. Por exemplo, os estágios STR 502 e RCID 503 do método do servidor provedor podem ser executados, pelo menos parcialmente, em paralelo com os estágios RNGP 402, CALC 403 e DT3 404 do método do dispositivo. Além disso, uma dada etapa pode não ter sido concluída completamente antes de uma próxima etapa ser iniciada.
[0132] Um método, de acordo com a invenção, pode ser executado com o uso de software, que compreende as instruções para fazer com que um sistema de processador execute o respectivo método. O software pode incluir apenas as etapas utilizadas por uma subentidade específica do sistema. O software pode ser armazenado em uma mídia de armazenamento adequada, como um disco rígido, um disquete, uma memória, etc. O software pode ser enviado como um sinal por uma rede com fio, ou sem fio, ou com o uso de uma rede de dados, por exemplo a Internet. O software pode ser disponibilizado para download e/ou para uso remoto em um servidor. Um método de acordo com a invenção pode ser executado com o uso de um fluxo de bits disposto para configurar uma lógica programável, por exemplo uma matriz de portas programável em campo (FPGA), para executar o método. Será reconhecido que o software pode estar sob a forma de código fonte, código objeto, uma fonte de códigos intermediários, um código objeto em formato parcialmente compilado, ou em qualquer outro formato adequado para uso na implementação do método de acordo com a invenção. Uma modalidade relacionada a um produto de programa de computador compreende instruções executáveis por computador que correspondem a cada uma das etapas de processamento de pelo menos um dos métodos apresentados. Essas instruções podem ser subdivididas em sub-rotinas e/ou ser armazenadas em um ou mais arquivos que podem estar estatica ou dinamicamente conectados. Outra modalidade relacionada a um produto de programa de computador compreende instruções executáveis por computador que correspondem a cada um dos meios de pelo menos um dos sistemas e/ou produtos apresentados.
[0133] A Figura 6a mostra uma mídia legível por computador 1000 tendo uma parte gravável 1010 que compreende um programa de computador 1020, sendo que o programa de computador 1020 compreende instruções para fazer com que o sistema processador execute um ou mais dos métodos acima no sistema, conforme descrito com referência às Figuras 1 a 5. O programa de computador 1020 pode ser incorporado na mídia legível por computador 1000 como marcas físicas ou por meio de magnetização da mídia legível por computador 1000. Entretanto, qualquer outra modalidade adequada também é concebível. Além disso, deve-se considerar que, embora a mídia legível por computador 1000 seja mostrada aqui como um disco óptico, a mídia legível por computador 1000 pode ser qualquer mídia legível por computador adequada, como um disco rígido, uma memória de estado sólido, uma memória Flash etc., e pode ser gravável ou não gravável. O programa de computador 1020 compreende instruções para fazer com que um sistema processador execute os ditos métodos.
[0134] A Figura 6b mostra em uma representação esquemática de um sistema processador 1100, de acordo com uma modalidade do dispositivo ou do servidor, conforme descrito com referência às Figuras 1 a 5. O sistema processador compreende um ou mais circuitos integrados 1110. A arquitetura do um ou mais circuitos integrados 1110 é esquematicamente mostrada na Figura. O circuito 1110 compreende uma unidade de processamento 1120, por exemplo uma CPU, para executar componentes de programas de computador que executam um método de acordo com uma modalidade e/ou implementam seus módulos ou suas unidades. O circuito 1110 compreende uma memória 1122 para armazenar códigos de programação, dados etc. Parte da memória 1122 pode ser de apenas leitura. O circuito 1110 pode compreender um elemento de comunicação 1126, por exemplo uma antena, conectores, ou ambos e similares. O circuito 1110 pode compreender um circuito integrado dedicado 1124 para executar parte ou todo o processamento definido no método. O processador 1120, a memória 1122, o CI dedicado 1124 e o elemento de comunicação 1126 podem ser conectados entre si através de um interconector 1130, como um barramento. O sistema processador 1110 pode ser disposto para comunicação por contato ou sem contato, com o uso de conectores e/ou de uma antena, respectivamente.
[0135] Em resumo, um primeiro dispositivo para medição de distância através de comunicação sem fio usa um protocolo de faixa para determinar uma distância até um segundo dispositivo por meio de uma medição de tempo de ida e volta, sendo que os primeiros dados de tempo representam o tempo de viagem de ida e volta e os segundos dados de tempo representam um tempo de resposta entre receber uma solicitação e enviar um reconhecimento correspondente. O segundo dispositivo recebe o tempo de ida e volta e determina a distância. O primeiro dispositivo determina os terceiros dados de tempo subtraindo-se, dos primeiros dados de tempo, um tempo de viagem calculado das mensagens entre o primeiro dispositivo e o segundo dispositivo com base na distância determinada, obtém um valor de intervalo de referência para o segundo dispositivo indicativo de um intervalo entre receber uma solicitação e transmitir um reconhecimento, e verifica se a distância determinada é confiável pela comparação dos terceiros dados de tempo com o valor do intervalo de referência.
[0136] Deve-se entender que a descrição acima, para maior clareza, descreve as modalidades da invenção com referência a diferentes unidades funcionais e processadores. Entretanto, ficará evidente que qualquer distribuição adequada da funcionalidade entre as diferentes unidades funcionais ou os processadores pode ser usada, sem que se desvie do escopo da invenção. Por exemplo, a funcionalidade ilustrada a ser executada por unidades, processadores ou controladores separados pode ser executada pelo mesmo processador ou controlador. Por isso, as referências a unidades funcionais específicas devem ser consideradas apenas como referência a meios adequados de fornecer a funcionalidade descrita, e não como indicadoras de uma estrutura física rígida ou de uma organização lógica ou física estrita. A invenção pode ser implementada em qualquer forma adequada, incluindo hardware, software, firmware ou qualquer combinação dos mesmos.
[0137] Deve-se notar que o termo “que compreende” não exclui a presença de elementos ou etapas diferentes daquelas mencionadas, e o artigo indefinido “um” ou “uma” antes de um elemento não exclui a presença de uma pluralidade de tais elementos, que nenhuma referência numérica limita o escopo das reivindicações, que a invenção pode ser implementada tanto por meio de hardware como de software, e que vários “meios” ou “unidades” podem ser representados pelo mesmo item de hardware ou de software, e um processador pode exercer a função de uma ou mais unidades, possivelmente em cooperação com elementos de hardware. Adicionalmente, a invenção não se limita às modalidades, e a invenção se relaciona a cada um e a todos os recursos inovadores ou a combinações dos recursos descritos acima ou mencionados em reivindicações dependentes mutuamente diferentes.
[0138] [1] Norma IEEE 802.11 REVmc/D4.2, setembro de 2015
[0139] Padrão IEEE para tecnologia da informação
[0140] Telecomunicações e intercâmbio de informações entre sistemas
[0141] Redes locais e metropolitanas
[0142] Requisitos específicos
[0143] Parte 11: Especificações de LAN sem fio Medium Access Control (MAC) e Physical Layer (PHY)
[0144] Capítulo 10.24.6, “Fine timing measurement procedure”, páginas 1773 a 1784.
Claims (14)
1. MÉTODO PARA MEDIÇÃO DE DISTÂNCIA, através de comunicação sem fio de acordo com um protocolo predeterminado entre um dispositivo que age como um primeiro dispositivo e um dispositivo adicional para comunicação sem fio que age como um segundo dispositivo, o protocolo predeterminado compreende um protocolo de faixa para determinar uma distância entre o primeiro e o segundo dispositivos com base em uma medição de tempo de ida e volta, sendo que, com o protocolo de faixa: - o primeiro dispositivo envia uma mensagem de medição em um primeiro instante (t1); - o segundo dispositivo recebe a mensagem de medição em um segundo instante (t2); - o segundo dispositivo transmite um sinal de reconhecimento da mensagem de medição em um terceiro instante (t3); - o primeiro dispositivo recebe o sinal de reconhecimento da mensagem de medição em um quarto instante (t4); o método compreendendo, para avaliar a distância determinada: - determinar ou receber primeiros dados de tempo que representam um intervalo de tempo entre o primeiro instante e o quarto instante; o método caracterizado por compreender: - determinar ou receber segundos dados de tempo que representam um intervalo de tempo entre o segundo instante e o terceiro instante, conforme relatado pelo segundo dispositivo; e - determinar a distância por meio da determinação de um tempo de viagem das mensagens entre o primeiro dispositivo e o segundo dispositivo com base nos primeiros dados de tempo e nos segundos dados de tempo; sendo que o método compreendendo verificar a distância por um dispositivo diferente do segundo dispositivo pela: - determinação (404) dos terceiros dados de tempo subtraindo-se, dos primeiros dados de tempo, um tempo de viagem calculado das mensagens entre o primeiro dispositivo e o segundo dispositivo com base na distância determinada, - determinação de dados identificadores indicativos de hardware e/ou software presentes no segundo dispositivo, - obtenção (405), de um banco de dados baseado em dados identificadores, de um valor de intervalo de referência para o segundo dispositivo indicativo de um intervalo entre o recebimento de uma mensagem de medição e a transmissão de um reconhecimento de medição, - verificação (406) da confiabilidade da distância determinada por meio da comparação dos terceiros dados de tempo com o valor do intervalo de referência.
2. DISPOSITIVO PARA MEDIÇÃO DE DISTÂNCIA, através de comunicação sem fio de acordo com um protocolo predeterminado entre um primeiro dispositivo e um segundo dispositivo, sendo o método caracterizado por: o protocolo predeterminado compreende um protocolo de faixa para determinar uma distância entre o primeiro e o segundo dispositivos com base em uma medição de tempo de ida e volta, sendo que, com o protocolo de faixa: - o primeiro dispositivo envia uma mensagem de medição em um primeiro instante (t1); - o segundo dispositivo recebe a mensagem de medição em um segundo instante (t2); - o segundo dispositivo transmite um sinal de reconhecimento da mensagem de medição em um terceiro instante (t3); - o primeiro dispositivo recebe o sinal de reconhecimento da mensagem de medição em um quarto instante (t4); o protocolo de medição compreendendo, para avaliar a distância determinada; - receber ou determinar primeiros dados de tempo que representam um intervalo de tempo entre o primeiro instante e o quarto instante; - receber ou determinar segundos dados de tempo que representam um intervalo de tempo entre o segundo instante e o terceiro instante, conforme relatado pelo segundo dispositivo; e - determinar a distância por meio da determinação de um tempo de viagem das mensagens entre o primeiro dispositivo e o segundo dispositivo com base nos primeiros dados de tempo e nos segundos dados de tempo; sendo que o dispositivo é um dispositivo diferente do segundo dispositivo e compreende: - um transceptor (111) para transmitir e receber mensagens, - um processador de mensagem (112) disposto para gerar mensagens a serem transmitidas, para processar mensagens recebidas e para verificar a distância determinada por meio de: - determinação de terceiros dados de tempo por meio da subtração, dos primeiros dados de tempo, de um tempo de viagem calculado das mensagens entre o primeiro dispositivo e o segundo dispositivo com base na distância determinada, - determinação de dados identificadores indicativos de hardware e/ou software presentes no segundo dispositivo, - obtenção, de um banco de dados baseado em dados identificadores, de um valor de intervalo de referência para o segundo dispositivo indicativo de um intervalo entre o recebimento de uma mensagem de medição e a transmissão de uma mensagem de reconhecimento de medição, e - verificação da confiabilidade da distância determinada por meio da comparação dos terceiros dados de tempo com o valor do intervalo de referência.
3. DISPOSITIVO, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo processador de mensagem (112) ser disposto para a dita verificação para comparar os terceiros dados de tempo com o valor do intervalo de referência e, caso o desvio seja maior que uma margem de erro predeterminada, qualificar a distância determinada como não confiável.
4. DISPOSITIVO, de acordo com a reivindicação 2 ou 3, caracterizado pelo processador de mensagem (112) ser disposto - para derivar os dados identificadores de uma mensagem do protocolo predeterminado do segundo dispositivo.
5. DISPOSITIVO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 4, caracterizado pelo processador de mensagem (112) ser disposto para adaptar o banco de dados por meio do armazenamento e/ou da atualização de ao menos um valor de referência com base nos dados de medição do segundo dispositivo.
6. DISPOSITIVO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 5, caracterizado por: o protocolo de faixa compreender uma mensagem de referência, e o processador de mensagem (112) ser disposto para a dita obtenção do intervalo de referência com base na mensagem de referência recebida do segundo dispositivo.
7. DISPOSITIVO, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo processador de mensagem (112) ser disposto para receber a mensagem de referência antes de enviar os primeiros dados de tempo.
8. DISPOSITIVO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 7, caracterizado pelo processador de mensagem (112) ser disposto para obter os respectivos dados de medição a partir de múltiplas medições de distância respectivas através do protocolo de faixa e para a dita avaliação pela detecção de diferenças entre os respectivos dados de medição.
9. DISPOSITIVO, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo processador de mensagem (112) ser disposto - para executar as ditas múltiplas medições de distância respectivas entre o primeiro dispositivo e o segundo dispositivo e para determinar as diferenças entre os respectivos segundos dados de tempo de primeiros respectivos dados de medição e os respectivos segundos dados de tempo de respectivos dados de medição subsequentes; ou - para executar as ditas múltiplas medições de distância respectivas como uma sequência de medições de distância entre o primeiro dispositivo e o segundo dispositivo e para determinar um intervalo de sequência entre as medições na sequência, e comparar o intervalo de sequência com um intervalo de sequência de referência de uma base de dados; ou - para obter ao menos um dado de medição adicional a partir de uma medição de distância entre um dispositivo adicional (150) e o segundo dispositivo, e para obter o valor do intervalo de referência a partir dos dados de medição adicionais.
10. DISPOSITIVO, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo processador de mensagem (112) ser disposto - para obter dados de medição reversa a partir de uma execução reversa do protocolo de faixa entre o segundo dispositivo e o primeiro dispositivo, sendo que os dados de medição reversa compreendem primeiros dados de tempo reversos, - determinar quartos dados de tempo subtraindo-se, dos primeiros dados de tempo reversos, os terceiros dados de tempo e um tempo de viagem calculado das mensagens entre o primeiro dispositivo e o segundo dispositivo com base na distância determinada, e - determinar que a distância determinada é não confiável se os quartos dados de tempo excederem uma margem de erro predeterminada.
11. DISPOSITIVO, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo processador de mensagem (112) ser disposto - para obter ao menos um dado de medição adicional a partir de uma medição de distância entre ao menos um dispositivo adicional (150) e o segundo dispositivo e derivar ao menos uma distância determinada adicional dos dados de medição adicionais, - para obter dados da posição real de pelo menos um dispositivo adicional em relação ao primeiro dispositivo, e - para verificar se a distância determinada é confiável determinando se uma posição estimada do segundo dispositivo em relação ao primeiro dispositivo é derivável com base na distância determinada e a pelo menos uma distância determinada adicionalmente; ou - para verificar se a distância determinada é confiável determinando se uma posição estimada do segundo dispositivo em relação ao primeiro dispositivo está de acordo com um plano de piso predeterminado em torno do primeiro dispositivo.
12. DISPOSITIVO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 7, caracterizado pelo processador de mensagem (112) ser disposto para: - determinar ao menos uma intensidade de sinal de ao menos uma mensagem recebida durante o protocolo predeterminado, e - verificar se a distância determinada é confiável pela comparação da intensidade de sinal com uma intensidade de sinal esperada na distância determinada.
13. DISPOSITIVO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 12, caracterizado pelo primeiro processador de mensagem (112) ser disposto, após determinar que a distância determinada não é confiável, para pelo menos um dentre: - exigir a execução de um protocolo de segurança diferente com o segundo dispositivo; - solicitar uma medição de distância adicional usando um protocolo de faixa diferente e/ou um tipo diferente de comunicação sem fio; - negar ou restringir o acesso a ao menos alguns dados e/ou a pelo menos um aplicativo do primeiro dispositivo.
14. MÉTODO DE SERVIDOR PROVEDOR, para uso em um servidor provedor para cooperar com um dispositivo conforme definido em qualquer uma das reivindicações 2 a 12, sendo o método caracterizado por compreender: - armazenar (502), em um banco de dados e com base em dados identificadores indicativos de hardware e/ou software presentes nos dispositivos respectivos, dados de tempo de referência dos respectivos dispositivos indicativos de tempo de processamento no protocolo de faixa, - receber (503), do dispositivo, dados identificadores indicativos de hardware e/ou software presentes no segundo dispositivo, - recuperar (504), do banco de dados, os respectivos dados de tempo de referência para o segundo dispositivo com base nos dados identificadores, e - transmitir (505), para o dispositivo, os respectivos dados de tempo de referência indicativos do valor do intervalo de referência para o segundo dispositivo, para habilitar o dispositivo a verificar se a distância determinada é confiável por meio da comparação dos terceiros dados de tempo com o valor do intervalo de referência.
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