Fondo
Al principio de la era móvil, los operadores de redes móviles (ORM) necesitaban conocer la posición del dispositivo móvil para encaminar la llamada a una estación base concreta a la que estuviera conectado el dispositivo.
En 1999, las autoridades reguladoras estadounidenses exigieron requisitos de posicionamiento de alta precisión para facilitar los servicios de emergencia. Desde entonces, cada generación sucesiva de tecnología celular se ha ampliado y ha evolucionado para proporcionar una localización precisa con diferentes combinaciones de infraestructuras fijas y móviles de los operadores de redes móviles junto con fuentes externas como el Sistema de Posicionamiento Global (GPS) y Wi-Fi. Sin embargo, a nivel básico, el principal objetivo siempre ha sido localizar a la persona que llama en caso de emergencia.
"Los puntos de respuesta de seguridad pública (PSAP) tienen la oportunidad de conectarse con otras tecnologías como dispositivos/sensores, ciudades inteligentes, telemática de vehículos y alarmas automatizadas."
Proyecto APCO 43: "Implicaciones de la banda ancha para la seguridad pública
Una nueva demanda
La necesidad de una conectividad de alta velocidad se une ahora a la necesidad de un posicionamiento de alta precisión. A ello se une la rápida penetración de la Internet de las Cosas (IoT), dispositivos/sensores que no solo son capaces de proporcionar datos, sino también información de localización. Así pues, los operadores de redes móviles se enfrentan al reto de proporcionar no solo una localización muy precisa para los servicios de emergencia, sino también de perturbar y rentabilizar sus mercados empresariales con servicios innovadores basados en la localización.
La 5G es intrínsecamente una arquitectura basada en servicios cuyo objetivo es proporcionar servicios basados en las necesidades del usuario. La tecnología proporciona conectividad de baja latencia a la plétora de dispositivos/sensores que han entrado en nuestro ecosistema hoy en día. Esto abre la puerta a la mejora de la aplicación de seguridad pública existente y a la introducción de nuevos servicios basados en la localización con posicionamiento absoluto y relativo con un grado de confianza.
Ventaja tecnológica con 5G
Tradicionalmente, los sistemas 4G LTE utilizan señales de enlace ascendente y descendente para determinar la posición de los dispositivos finales con el fin de determinar su posición respecto a las antenas de la red móvil. Los procedimientos típicos son Enhanced Cell ID (E-CID) y Time Difference of Arrival (TDoA).
En E-CID, los dispositivos finales controlan su proximidad a varias estaciones base, midiendo la intensidad de la señal y el tiempo aproximado de propagación hasta el dispositivo. Combinando estas observaciones, se calcula una mejor estimación de la posición del dispositivo.
TDoA es un método de multilateración en el que el dispositivo final mide la diferencia de tiempo entre algunas señales específicas de varias estaciones base e informa de estas diferencias de tiempo a un dispositivo específico de la red para determinar la posición.
Para satisfacer los requisitos de comunicación (mayor velocidad, baja latencia, más dispositivos, conectividad IoT), las redes 5G funcionarán con anchos de banda más amplios en frecuencias más altas, ya que el espectro libre se encuentra en dichas frecuencias (mm Wave por encima de 24 GHz, además de sub 6 GHz).
En las zonas urbanas, los efectos multitrayecto (señales que recorren caminos diferentes y llegan en momentos distintos) provocan resultados erróneos en el cálculo del tiempo de la señal. Las señales de mayor ancho de banda ayudarán a resolver este problema, ya que dichas señales tendrán un tiempo más corto. A ello se añade la ventaja de contar con más estaciones base para mantener la cobertura, ya que las señales de alta frecuencia son más propensas a las pérdidas por propagación. Esta densificación de la red aumentará la línea de visión (LoS), lo que permitirá una estimación muy precisa de la hora de llegada (ToA). La introducción de matrices de antenas con capacidad de formación de haces permitirá una estimación precisa de la dirección de llegada (DoA).
Evolución de las normas y aplicaciones
El 3GPP (3rd Generation Partnership Project) se centra en mejorar no sólo las normas, sino también en incluir nuevas aplicaciones de los servicios basados en la localización.
Por ejemplo, se mejorarán las aplicaciones de seguridad pública para incluir la seguridad de los primeros intervinientes sobre el terreno mediante el cálculo de los datos y la ubicación de sus dispositivos portátiles. La comunicación entre dispositivos, que puede permitirles determinar su posición entre sí, será otro caso de uso para los vehículos autónomos.
Está previsto que el 3GPP publique el primer conjunto de especificaciones de la versión 16 en junio de 2020. Una instantánea de las consideraciones actuales es indicativa de las aplicaciones y mejoras.
Tabla 1: Fuente 3GPP TR 22.872 V2.0.0 (2018-05)
