นักวิจัย CSAIL แห่งสถาบัน MIT พัฒนาระบบ Wi-Fi ที่สามารถรับรู้ตำแหน่งของผู้ใช้งานอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อกับมันอยู่ ที่ไม่ใช่แค่รู้ว่ามีกี่ชิ้น แต่มันสามารถรู้ตำแหน่งที่ชัดเจนได้ว่าห่างออกไปเท่าไหร่จาก access point ในทิศทางไหน ชื่อของโครงการวิจัยนี้คือ Chronos

Chronos ใช้วิธีจับเวลา "time-of-flight" ซึ่งหมายถึงระยะเวลาที่สัญญาณจากอุปกรณ์ของผู้ใช้ถูกส่งมายังอุปกรณ์ Wi-Fi มันสามารถจับเวลาได้แม่นยำระดับที่ว่าค่าเฉลี่ยความคลาดเคลื่อนนั้นมีแค่เพียง 0.47 ns หรือไม่ถึงครึ่งของหนึ่งในพันล้านวินาทีเท่านั้น

เทคนิคที่ Chronos จับเวลา time-of-flight นั้นอาศัยการส่งสัญญาณใน 35 ย่านความถี่ ตั้งแต่ 2.4GHz ถึง 5.8GHz ตัวส่งจะสลับหมุนเวียนส่งสัญญาณออกไปผ่านแต่ละย่านความถี่ในทุกๆ 0.002 - 0.003 ms ตัวรับจะคอยตรวจสอบสัญญาณเหล่านั้นที่เข้ามาในแต่ละย่านความถี่ จากการตรวจสอบเฟสของคลื่นสัญญาณแต่ละความถี่ที่เหลื่อมล้ำกันทำให้ตัวรับสามารถคำนวณได้ว่าสัญญาณใช้เวลาเดินทางนานเท่าไหร่ และนำไปสู่การคำนวณเทียบกับความยาวคลื่นจนได้ระยะทางระหว่างตัวส่งสัญญาณกับตัวรับสัญญาณในที่สุด

การจับเวลา time-of-flight นั้นทำให้เทคโนโลยี Chronos รับรู้ได้แค่ว่าระยะห่างระหว่างตัวส่งสัญญาณตัวรับนั้นเป็นเท่าไหร่ แต่เพียงแค่นั้นยังไม่สามารถบอกได้ว่าตัวส่งอยู่ในทิศทางไหนเมื่อเทียบกับตัวรับ การจะให้ได้มาซึ่งคำตอบดังกล่าว Chronos ต้องอาศัยการคำนวณจับเวลา time-of-flight ของอุปกรณ์ตัวหนึ่งกับอุปกรณ์ข้างเคียงมากกว่า 1 ชิ้น จากการรับ-ส่งสัญญาณกันระหว่างอุปกรณ์หลายตัวเหล่านั้นจะทำให้หาตำแหน่งที่แท้จริงของอุปกรณ์ของผู้ใช้ได้คลาดเคลื่อนในระยะไม่เกิน 65 เซนติเมตรเท่านั้น ถือว่าแม่นยำกว่าการใช้ GPS ในอาคารเป็น 10 เท่า ซึ่งการทำงานของ Chronos ทั้งหมดนี้อาศัยฮาร์ดแวร์ Wi-Fi ที่ติดมากับสมาร์ทโฟนหรือเครื่องแล็ปท็อปได้เลยโดยไม่ต้องดัดแปลงแต่อย่างใด

ทีมวิจัยได้สาธิตการใช้ประโยชน์จากเทคโนโลยี Chronos ในร้านอาหารและในอพาร์ตเมนต์ ด้วยความสามารถในการระบุตำแหน่งอุปกรณ์ Wi-Fi ที่เชื่อมต่อกัน ทำให้ระบบสามารถจำแนกได้ว่าใครอยู่นอกพื้นที่พึงให้บริการ ด้วยวิธีนี้เจ้าของร้านอาหารหรือเจ้าของห้องพักไม่จำเป็นต้องตั้งรหัสผ่าน Wi-Fi ในสถานที่ของตัวเองก็ได้ โดยที่ยังคงแน่ใจได้ว่าจะไม่มีคนนอกมาแอบต่อใช้งาน Wi-Fi เล่นฟรี

ตัวอย่างสาธิตการใช้ประโยชน์ของ Chronos อีกอย่างคือระบบควบคุมโดรนในอาคาร การที่สามารถจับตำแหน่งของคนในห้องได้ (โดยอาศัยการจับตำแหน่งของอุปกรณ์พกพาของคนผู้นั้นในขณะที่มีการรับ-ส่งสัญญาณเชื่อมต่อ Wi-Fi อยู่) ทำให้โดรนสามารถหลบหลีกคนได้โดยอัตโนมัติ แน่นอนว่าหากเป็นหุ่นยนต์หรือรถงานอื่นๆ ที่เชื่อมต่อกับ Wi-Fi ได้ก็สามารถเพิ่มระบบหลบหลีกคนได้เองเช่นกัน

เมื่อเปรียบเทียบกับระบบการระบุตำแหน่งที่เคยใช้กันมาที่อาจเรียกว่าเป็น GPS แบบในร่มซึ่งมีทั้งแบบที่ใช้สัญญาณคลื่นแม่เหล็กหรือคลื่นวิทยุ และแบบที่ใช้สัญญาณ Wi-Fi ถือว่า Chronos เป็นเทคนิคระบุตำแหน่งที่ดีกว่า ทั้งเรื่องความแม่นยำในการระบุตำแหน่ง แถมยังมีค่าใช้จ่ายถูกกว่า ความซับซ้อนในการกำหนดพื้นที่ทำงานก็น้อยกว่า และไม่ต้องติดตั้งอุปกรณ์เพิ่มเติมเหมือนเทคโนโลยีแบบเก่าด้วย อย่างไรก็ตามการใช้งาน Chronos ก็มีข้อเสียเรื่องที่ต้องทำการสอบเทียบระบบก่อนใช้งานจริง การสอบเทียบที่ว่าก็เพื่อให้ระบบสามารถจับเวลา time-of-flight เพื่อใช้อ้างอิงในการระบุตำแหน่งผู้ใช้หลังจากนั้น ซึ่งในระหว่างการสอบเทียบ อุปกรณ์ทุกตัวที่เชื่อมต่อ Wi-Fi ต้องอยู่กับที่ห้ามเคลื่อนไหวไปมา

ทีมวิจัยได้เผยแพร่เอกสารงานวิจัย Chronos ให้ผู้ที่สนใจเข้าไปศึกษาได้ที่นี่

ที่มา - MIT News, IEEE Spectrum