Desvelando las tres dimensiones de la tecnología de posicionamiento 5G y su impacto transformador

Examinando los principios del posicionamiento 5G, las tecnologías de localización pueden clasificarse a grandes rasgos en tres tipos: basadas en la triangulación, basadas en el análisis de escenarios y basadas en la proximidad.

Tecnología de posicionamiento basada en la triangulación: Esta técnica calcula la posición de un objeto objetivo utilizando triángulos geométricos o relaciones hiperbólicas basadas en datos medidos. Es la principal tecnología de posicionamiento y la más utilizada.

Tecnología de posicionamiento basada en el análisis de escenarios: Este enfoque abstrae y formaliza entornos específicos para el posicionamiento. Emplea parámetros cuantificables para describir diversas ubicaciones dentro del entorno de posicionamiento, integrando esta información en una base de datos. El sector se refiere coloquialmente a las características de localización formalizadas y cuantificadas como "huellas dactilares de señal". Los observadores consultan la base de datos basándose en las características de la "huella dactilar" de la ubicación del objeto objetivo, determinando la posición del objeto según reglas de correspondencia específicas.

Tecnología de posicionamiento por relación de proximidad: Esta tecnología determina la ubicación de un objeto objetivo en función de su proximidad a uno o varios puntos de referencia conocidos. Normalmente, esta técnica requiere la ayuda de un sistema de identificación para identificar de forma unívoca las ubicaciones conocidas. Un ejemplo común es la identificación de celda en las redes de comunicaciones celulares móviles, donde la ubicación del objetivo se determina de forma aproximada basándose en las posiciones conocidas de los puntos de referencia dentro de diferentes celdas.

En la era de la 5G, numerosas aplicaciones exigen un posicionamiento preciso, especialmente para aplicaciones industriales como AGV y seguimiento de activos, con especial énfasis en la precisión en interiores. Para hacer frente a esto, el protocolo 3GPP R16, paralizado a mediados de 2020, introdujo capacidades de posicionamiento en el estándar de red 5G. Más allá de las tecnologías tradicionales de posicionamiento E-CID, OTDOA y UTDOA, el posicionamiento 5G, aprovechando las características del gran ancho de banda y las capacidades multihaz, define y admite además varias técnicas de posicionamiento como multi-RTT, UL-AoA y DL-AoD.

Ventajas de la tecnología de posicionamiento 5G

- Alta frecuencia de portadora: 5G utiliza comunicaciones de alta frecuencia u ondas milimétricas, minimizando las interferencias por desvanecimiento multitrayecto. Las ondas electromagnéticas de alta frecuencia viajan predominantemente en línea recta (Line of Sight, LOS), lo que simplifica los cálculos de distancia.

- Gran ancho de banda: el espectro 5G, especialmente en las frecuencias de ondas milimétricas (mmWave), ofrece un ancho de banda sin precedentes en la comunicación móvil. Un mayor ancho de banda se traduce en una mayor resolución original, lo que permite medir distancias más pequeñas y aumentar la precisión.

- Abundancia de antenas: 5G admite la tecnología MIMO (múltiple entrada múltiple salida), que despliega conjuntos de antenas a gran escala en las estaciones base. Esto, junto con varias combinaciones de antenas transmisoras y receptoras, mejora la eficiencia espectral y proporciona más grados de libertad espacial, lo que permite una mayor resolución en la medición de ángulos y una determinación más precisa de la ubicación geográfica.

- Alta densidad de red: Dada la pequeña área de cobertura y la susceptibilidad a las obstrucciones de los edificios, la adopción generalizada de 5G en zonas urbanas requiere un amplio despliegue de pequeñas estaciones base 5G. Este despliegue de alta densidad se traduce en numerosos nodos de recursos de referencia, que ofrecen información de posicionamiento de gran precisión.

- Red interior y exterior unificada, y convergencia de comunicación y posicionamiento: 5G establece una red interior-exterior sin fisuras (macroestaciones 5G exteriores, estaciones 5G distribuidas interiores) que atiende tanto a la comunicación de terminales de dispositivos como a aplicaciones de posicionamiento de alta precisión y baja potencia. Este enfoque unificado reduce significativamente los costes de uso para el cliente.

Con la paralización de la versión 3GPP Rel-17, la tecnología de posicionamiento 5G está madurando gradualmente. Para escenarios comerciales generales, R17 establece objetivos de precisión a niveles submétricos para entornos interiores y en torno a 10 metros para entornos exteriores, con un requisito de latencia inferior a 100 ms. En escenarios de IoT industrial, R17 exige errores de precisión de posicionamiento inferiores a 20 cm y un requisito de latencia inferior a 10 ms.

R17 logra estos objetivos mediante la optimización del posicionamiento diferencial para mitigar el impacto de los retrasos de transmisión del terminal y la estación base, el soporte de informes de medición de señales multitrayecto y la mejora de la precisión de medición de los ángulos de llegada y salida. Además, R17 introduce la transmisión bajo demanda de señales de referencia de posicionamiento, lo que reduce los tiempos de solicitud-respuesta y los tiempos de medición del terminal, minimizando así la latencia.

Para el crecimiento explosivo de la tecnología de posicionamiento de alta precisión 5G, la demanda de chips de etiquetas de bajo coste y bajo consumo es esencial. En respuesta a esta necesidad, Beijing Zhilianan Technology Co., Ltd. presenta el chip RedCap MK8520 de posicionamiento 5G de alta precisión. Con un ciclo de posicionamiento de 5,12 segundos, una batería de 1000 mAh puede soportar tiempos de espera del terminal de hasta 6-12 meses, logrando un equilibrio óptimo entre rendimiento, consumo de energía y coste.

En octubre de 2023, Beijing Zhilianan, junto con la Academia China de Tecnología de la Información y las Comunicaciones (CAICT) y Huawei, anunció la finalización con éxito de las verificaciones técnicas clave para el posicionamiento 5G de alta precisión y bajo consumo. Esta verificación, que sigue los estándares del grupo de promoción IMT-2020 (5G), utilizó la estación base inalámbrica LampSite de Huawei, un módulo LCS (Location Service) de red central 5G integrado y pruebas tanto con terminales móviles 5G estándar como con terminales que utilizan el chip de posicionamiento 5G de alta precisión y baja potencia de Zhilianan. En escenarios de línea de visión directa (LOS), la precisión de posicionamiento alcanzó los 0,4 metros.

En conclusión, el desarrollo de la industria de tecnología de posicionamiento de alta precisión 5G se alinea estrechamente con la trayectoria industrial de 5G en el sector B2B. Por lo tanto, la progresión de esta industria depende del ritmo de desarrollo del 5G en las industrias B2B. A nivel técnico, se espera una maduración gradual, con proyectos significativos y escalables de posicionamiento de alta precisión 5G que se prevé que surjan alrededor de 2024. (Ulink Media - IOTE EXPO)