К ВОПРОСУ О ПРИМЕНЕНИИ ТОЧЕК ДОСТУПА WI-FI ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ ДВИЖЕНИЯ НА ОБЪЕКТЕ ПРИ ОТСУТСТВИИ У ЧЕЛОВЕКА УСТРОЙСТВА С WI-FI-МОДУЛЕМ
Авторы:
1.
Новосибирский государственный технический университет
2.
Новосибирский государственный технический университет
3.
Новосибирский государственный технический университет
Тип:
Статья
Страницы:
с 73
по 78
Статус:
Опубликован
Получено:
05.01.2019
Одобрено:
25.01.2019
Опубликовано:
25.01.2019
Классификаторы:
ВАК 05.12.2013 Системы, сети и устройства телекоммуникаций
ВАК 05.13.01 Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям)
ВАК 05.13.06 Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям)
ВАК 05.13.10 Управление в социальных и экономических системах
ВАК 05.13.18 Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
ВАК 05.13.19 Методы и системы защиты информации, информационная безопасность
УДК 004.056.53
ГРНТИ 20.01 Общие вопросы информатики
ГРНТИ 28.01 Общие вопросы кибернетики
ГРНТИ 49.01 Общие вопросы связи
ГРНТИ 50.01 Общие вопросы автоматики и вычислительной техники
ГРНТИ 82.01 Общие вопросы организации и управления
ВАК 05.13.01 Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям)
ВАК 05.13.06 Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям)
ВАК 05.13.10 Управление в социальных и экономических системах
ВАК 05.13.18 Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
ВАК 05.13.19 Методы и системы защиты информации, информационная безопасность
УДК 004.056.53
ГРНТИ 20.01 Общие вопросы информатики
ГРНТИ 28.01 Общие вопросы кибернетики
ГРНТИ 49.01 Общие вопросы связи
ГРНТИ 50.01 Общие вопросы автоматики и вычислительной техники
ГРНТИ 82.01 Общие вопросы организации и управления
Язык материала:
русский
Ключевые слова:
регистрация движения, несанкционированный доступ, Wi-Fi-сеть, Wi-Fi-модуль, уровень сигнала, Wi-Fi-роутер, принимаемый сигнал
Аннотация (русский):
Рассматривается проблема регистрации движения на объекте и его охраны от несанкционированного доступа. Система навигации GPS, хорошо зарекомендовавшая себя на открытых пространствах, имеет низкую точность внутри помещения. Благодаря быстрому развитию технологии Wi-Fi и потребности организаций в контроле за движением людей в охраняемом помещении разрабатывается новый подход к регистрации движения на объекте с помощью Wi-Fi. Рассмотрен вопрос регистрации несанкционированного доступа человека на объект средствами радиосети Wi-Fi, приведены преимущества подхода и его недостатки. Во многих организациях полноценно функционируют корпоративные и общественные Wi-Fi-сети, предлагается использовать уже развернутую инфраструктуру для определения наличия людей в помещении и их местоположения. Утверждается, что это экономически выгодней установки отдельной системы контроля доступа. Основной целью данной работы является разработка системы регистрации движения на охраняемом объекте при отсутствии у человека устройства с Wi-Fi-модулем. Представлены результаты экспериментов по регистрации движения с помощью развернутой инфраструктуры Wi-Fi. Проведены эксперименты для анализа изменения уровня сигнала при разных положениях человека в помещении и при разном количестве людей. Установлено, что уровень Wi-Fi-сигнала изменяется при появлении в помещении человека или группы людей даже при отсутствии у них устройства с Wi-Fi-модулем, что позволяет зарегистрировать движение в охраняемом помещении
Рассматривается проблема регистрации движения на объекте и его охраны от несанкционированного доступа. Система навигации GPS, хорошо зарекомендовавшая себя на открытых пространствах, имеет низкую точность внутри помещения. Благодаря быстрому развитию технологии Wi-Fi и потребности организаций в контроле за движением людей в охраняемом помещении разрабатывается новый подход к регистрации движения на объекте с помощью Wi-Fi. Рассмотрен вопрос регистрации несанкционированного доступа человека на объект средствами радиосети Wi-Fi, приведены преимущества подхода и его недостатки. Во многих организациях полноценно функционируют корпоративные и общественные Wi-Fi-сети, предлагается использовать уже развернутую инфраструктуру для определения наличия людей в помещении и их местоположения. Утверждается, что это экономически выгодней установки отдельной системы контроля доступа. Основной целью данной работы является разработка системы регистрации движения на охраняемом объекте при отсутствии у человека устройства с Wi-Fi-модулем. Представлены результаты экспериментов по регистрации движения с помощью развернутой инфраструктуры Wi-Fi. Проведены эксперименты для анализа изменения уровня сигнала при разных положениях человека в помещении и при разном количестве людей. Установлено, что уровень Wi-Fi-сигнала изменяется при появлении в помещении человека или группы людей даже при отсутствии у них устройства с Wi-Fi-модулем, что позволяет зарегистрировать движение в охраняемом помещении
Ключевые слова:
регистрация движения, несанкционированный доступ, Wi-Fi-сеть, Wi-Fi-модуль, уровень сигнала, Wi-Fi-роутер, принимаемый сигнал
регистрация движения, несанкционированный доступ, Wi-Fi-сеть, Wi-Fi-модуль, уровень сигнала, Wi-Fi-роутер, принимаемый сигнал
Одним из самых популярных в настоящее время способов определения координат на открытом пространстве является GPS, но данный способ позиционирования имеет низкую точность внутри здания. Вопрос об охране от несанкционированного доступа и регистрации движения на объекте сохраняет свою актуальность. Во многих зданиях полноценно функционируют корпоративные и общественные Wi-Fi-сети, поэтому организациям экономически выгоднее использовать уже построенную инфраструктуру для регистрации движения и определения местоположения человека. Благодаря быстрому развитию технологии Wi-Fi и потребности организаций в контроле за движением людей в охраняемом помещении вопрос о регистрации движения на объекте с помощью Wi-Fi становится все актуальней, и поэтому появляются разного рода решения данной задачи. В работе [1] мы рассматривали систему Wi-Fi-позиционирования, которая отслеживает местоположение устройства с Wi-Fi-адаптером. Для реализации данной системы регистрации движения существует много алгоритмов [2], но данные подходы имеют недостаток - у человека должен быть при себе смартфон, планшет или другое устройство, имеющее Wi-Fi-модуль. В данной статье будет рассмотрен подход, при котором возможна регистрация движения в помещении при отсутствии у человека устройства с Wi-Fi-адаптером. Подход основан на определении изменения уровня принимаемого сигнала беспроводной сети при наличии объекта (человека) в помещении. Для этого необходимо определять в реальном времени уровень сигнала на передающих устройствах и зависимость уровня принимаемого сигнала от наличия объекта в помещении. Информацию о возникновении движения на объекте будет регистрировать ЭВМ с установленным на нее программным обеспечением, полученные данные от Wi-Fi-роутера обрабатываются ЭВМ и выводятся на монитор. Теоретический аспект В зависимости от масштабов зон обслуживания системы позиционирования подразделяются на [3]: - глобальные; - региональные; - зональные; - локальные. Глобальные системы эффективны на открытом пространстве, такие системы имеют низкую точность внутри помещений. Средствами, способными обеспечить решение задач локального мониторинга, могут быть [4]: - сети микросотовой связи DECT; - системы цифровой подвижной транкинговой радиосвязи в сочетании с радиозаклад-ками-«маяками»; - радиосети Wi-Fi (стандарт IEEE 802.11a/g/n); - радиосети Bluetooth (стандарт IEEE 802.15.1); - радиосети ZigBee (стандарт IEEE 802.15.4); - радиосети nanoLOC (стандарт IEEE 802.15.4a); - радиосети, использующие технологии и протоколы, адаптированные для измерения расстояний (ISO24730-2, CSS/ISO24730-5, NFER, UWB), либо оригинальные. Во многих зданиях полноценно функционируют корпоративные и общественные Wi-Fi-cети, поэтому организациям выгодно использовать уже настроенную инфраструктуру для определения наличия человека в помещении и его местоположения. Поэтому в данной работе будет использоваться подход регистрации человека средствами радиосети Wi-Fi. Радиус действия Wi-Fi сигнала зависит от чувствительности приемника и мощности передатчика. Уверенный прием будет осуществляться на расстоянии 50 м для типичных роутеров в закрытом пространстве. Так как у нарушителя может не быть устройства с Wi-Fi-адаптером, будет предложен метод регистрации несанкционированного доступа при отсутствии у нарушителя смартфона. В качестве оцениваемого параметра взят уровень принимаемого сигнала. Для регистрации движения необходимо установить на предприятии несколько Wi-Fi-роутеров, некоторые роутеры можно заменить на ретрансляторы Wi-Fi-сигнала. Одно устройство передает, другое принимает сигнал и регистрирует его мощность, после чего уровень принятого сигнала будет передаваться на сервер, который сравнивает полученный уровень с допустимым. Радикальное влияние на характер принимаемого сигнала оказывают волновые эффекты, возникающие при многократных переотражениях сигнала от препятствий. В результате интерференции в точке приема может быть зафиксирован сигнал большей или меньшей мощности. Поскольку препятствиями, кроме перегородок, могут служить и движущиеся объекты (люди, двери и т. д.), то распределение сигнала является функцией не только координаты, но и времени [5]. Данное явление можно использовать для регистрации движения на объекте в ночное время, когда в здании не должно быть людей. Предлагается размещать на предприятиях контрольно-измерительные устройства в местах наиболее возможного проникновения, таких как входы и особо важные помещения. На первом этапе можно установить на объекте устройства, способные осуществлять измерение уровня сигнала и передачу данных для их обработки, например обычные антенны, информация с которых будет поступать на анализатор спектра или Wi-Fi-роутер. Далее необходимо измерить допустимые уровни сигнала на каждом приемнике от Wi-Fi-роутеров, размещенных на территории охраняемого объекта. При пересечении человеком прямой между передатчиком и приемником уровень принимаемого сигнала снижается за счет частичного поглощения излучения телом человека. Результаты экспериментов Для измерения уровня сигнала мы использовали анализатор спектра SPECTRUM ANALYZER NS-30А. В качестве приемника использовали дипольную антенну Е-3000. Анализатор спектра был настроен на 11 канал, на котором работал роутер. Центральная частота данного канала 2,462 ГГц. Был измерен уровень сигнала от Wi-Fi-роутера в помещении при отсутствии, а затем при наличии человека в комнате. В первом эксперименте измерялся уровень сигнала при появлении между приемным и передающим устройствами одного человека (рис. 1). Рис. 1. Спектры сигналов от Wi-Fi-роутера при отсутствии (черный) и при наличии (серый) человека в помещении При появлении между приемным и передающим устройствами человека уровень принимаемого сигнала уменьшился. Согласно полученным результатам на центральной частоте 2,462 ГГц уровни сигнала различаются примерно на 7,8 дБмкВ. Далее объект располагался в различных местах между приемным и передающим устройствами, результаты изменений оказались идентичными. После этого измерения проводились при появлении между приемным и передающим устройствами трех человек, данное условие незначительно повлияло на изменение уровня принимаемого сигнала. Следующий эксперимент был проведен с большой группой людей (15 человек), в результате уровень сигнала изменился на 7,8 дБмкВ в противоположную сторону (рис. 2). Рис. 2. Спектры сигналов от Wi-Fi-роутера при отсутствии (черный) и при наличии (серый) большого количества людей в помещении Выводы После проведения ряда экспериментов по определению наличия человека в помещении определили следующее: - при появлении человека между приемным и передающим устройствами сигнал приходит на принимающее устройство с меньшим уровнем, чем при отсутствии объекта в помещении, примерно на 7,8 дБмкВ на центральной частоте 2,462 ГГц. Данное условие позволяет регистрировать появление человека в комнате, но определить точное количество и местоположение объектов, используя стандартные устройства, не представляется возможным; - в отличие от метода, регистрирующего движение человека по устройству с Wi-Fi-модулем, который был рассмотрен в работе [1], предлагаемый подход имеет свои недостатки, т. к. с его помощью нельзя регистрировать точное положение человека, кроме того, на уровень сигнала могут повлиять препятствия, что следует из опыта с группой людей, где разница уровней сигналов значительно меньше. Однако он имеет преимущество - возможность регистрации движения при отсутствии у человека устройства с Wi-Fi-модулем; - основываясь на результатах проведенных экспериментов можно сделать вывод, что уровень Wi-Fi-сигнала изменяется при появлении в помещении человека. Эти изменения не позволят определить точное местоположение человека, но зарегистрировать движение в охраняемом помещении возможно, также возможно зафиксировать большую группу людей. Дальнейшая работа будет направлена на анализ возможности комбинирования подходов регистрации движения при наличии и отсутствии устройства с Wi-Fi-модулем с наименьшими затратами для потребителя.
1. Рева И. Л., Богданов А. А., Малахова Е. А. Применение точек доступа Wi-Fi для регистрации движения на объекте // Науч. вестн. Новосиб. гос. техн. ун-та. 2017. № 3 (68). С. 104-125.
2. Волков А. Н., Сиверс М. А., Сухов В. А. Позиционирование в сетях Wi-Fi // Вестн. связи. 2010. № 11. С. 28-33.
3. Зайцева А. А., Онуфриева Т. А. Алгоритмы локального позиционирования объектов // Вестн. Калуж. ун-та. 2017. № 2 (35). С. 56-58.
4. Овчинников С. Системы позиционирования и мониторинга // Технологии и средства связи. 2014. № 2. С. 18-22.
5. Канатьев Д. М. Свойства и оптимизация работы Wi-Fi сети // Экономика и социум. 2016. № 2 (23). С. 838-849.
