IOT et industrie : Opportunités et défis du positionnement 5G sur le marché des entreprises (Analyst Angle)

Alors que les systèmes mondiaux de navigation par satellite (GNSS) dominent la scène des services de localisation (LBS) extérieurs, y compris la navigation automobile et les applications pour smartphone, les nouvelles technologies, communément appelées systèmes de localisation en temps réel (RTLS), font des percées pour prendre en charge de nouveaux – des cas d'utilisation de localisation précise, tels que le suivi des actifs et des matériaux, le suivi du personnel, le suivi des véhicules et de la flotte, le suivi des outils et des équipements, la navigation intérieure et les services de proximité. Les marchés finaux typiques qui bénéficieront des solutions RTLS comprennent les campus de fabrication, les aéroports, les hôpitaux, les entrepôts, les sites pétroliers et gaziers et d'autres espaces de construction intelligents.

Alors que de nombreux déploiements RTLS existants nécessitent différentes technologies pour l'intérieur et l'extérieur, le positionnement 5G émerge pour rendre LBS plus précis, précis, fiable et transparent dans les environnements intérieurs et extérieurs. Cet article évalue les opportunités de marché et les défis des principales technologies RTLS. Une attention particulière est accordée au positionnement de la 5G en tant que technologie susceptible de perturber le marché et de permettre un déploiement à grande échelle dans plusieurs secteurs.

L'état actuel du marché RTLS et les exigences des cas d'utilisation

Le marché de l'infrastructure RTLS devrait approcher un chiffre d'affaires stupéfiant de 13 milliards de dollars d'ici 2025. Le marché a, jusqu'à présent, attiré des centaines de startups et de petits acteurs développant divers algorithmes logiciels de localisation et technologies matérielles, y compris Bluetooth, Wi-Fi, Ultra -Wideband (UWB), Visual Light Communication (VLC), capteurs acoustiques et capteurs géomagnétiques.

Chaque cas d'utilisation RTLS a ses propres exigences. Les applications qui incluent les véhicules à guidage automatique (AGV) et les robots mobiles, les applications de sécurité des travailleurs, le suivi des outils, la localisation des chariots élévateurs, le contrôle d'accès et la surveillance et la conformité de la production à haute valeur ajoutée peuvent toutes bénéficier des technologies de précision au niveau du centimètre (cm), telles que UWB , tandis que d'autres technologies moins précises peuvent être exploitées pour des applications de logistique et de suivi des actifs plus larges, des actifs de moindre valeur et des implémentations plus évolutives nécessitant une précision moins stricte.

Cartographie des différentes technologies RTLS en fonction de la consommation d'énergie et des performances de précision

Source: Recherche ABI

Bien que les équipements RTLS (par exemple, les points d'ancrage, les étiquettes et les passerelles) soient désormais proposés à des prix relativement acceptables, il reste encore beaucoup à faire pour surmonter certains obstacles majeurs, notamment la complexité technologique, la fragmentation des technologies habilitantes et le coût encore élevé. liés à l'installation de l'infrastructure RTLS et à sa maintenance. La consommation d'énergie des balises RTLS et des périphériques finaux est également une priorité clé qui n'a pas été correctement traitée pour toutes les technologies existantes jusqu'à présent. Ces terminaux à énergie limitée sont censés maintenir la durée de vie de la batterie pendant plusieurs mois ou années, pas seulement des semaines ou des jours.

Tous les obstacles mentionnés ci-dessus empêchent l'écosystème RTLS de se développer et de s'épanouir. Les acteurs de ce marché ont du mal à générer de l'échelle pour leurs produits. La propagation du COVID-19 a aggravé le cas de ces joueurs, car les mesures de verrouillage ont rendu difficile la mise en œuvre de leur équipement sur le marché.

C'est exactement là que le positionnement 5G pourrait faire la différence. Cette approche standard, intrinsèquement ancrée dans l'infrastructure des télécommunications 5G, permettra au positionnement 5G de bénéficier des déploiements mondiaux et à grande échelle de la 5G, ce qui rendra difficile la concurrence pour les technologies alternatives en termes de coût et de performances. De plus, la 5G pourra répondre à tous les cas d'utilisation RTLS en utilisant une seule infrastructure simplifiée, plutôt que de déployer de nombreuses solutions RTLS (par exemple, UWB, Bluetooth Low Energy (BLE), Wi-Fi, etc.) qui sont souvent des cas d'utilisation -spécifiques et nécessitent un équipement hétérogène (par exemple, des balises, des points d'ancrage et des passerelles).

Horizon de marché pour le positionnement 5G

Évolution des normes et déploiement sur le marché

En tirant parti des avantages de la communication 5G, le positionnement 5G peut potentiellement atteindre une faible latence, une précision horizontale allant jusqu'à cm et une précision verticale au niveau du sol. La technologie promet de gérer les fonctions de suivi des actifs et de communication sous la même infrastructure cellulaire. La première vague de spécifications de positionnement 5G, traitant de la précision de localisation au-dessus du niveau du mètre, est maintenant gelée dans le cadre de la version 16 du projet de partenariat de 3e génération (3GPP), tandis que les spécifications de précision inférieures au niveau du mètre sont actuellement étudiées dans le cadre de la version 17 du 3GPP.

Les pays en avance dans le déploiement de l'infrastructure 5G verront les premières applications commerciales du positionnement 5G d'ici 2022, avec les premiers cas d'utilisation qui incluront la sécurité des travailleurs, le sauvetage d'urgence et la gestion des véhicules.

Une fois la version 17 gelée, le positionnement 5G pourra progressivement s'intégrer dans les environnements intérieurs à partir de 2023. Cette nouvelle vague débloquera l'un des plus grands marchés potentiels: les applications industrielles et d'entreposage. Les applications industrielles ne peuvent avoir lieu qu'après la généralisation des communications ultra-fiables à faible latence (uRLLC) et des communications massives de type machine (mMTC), avec des réseaux 5G privés locaux pour l'automatisation des machines, la surveillance des capteurs de l'Internet des objets (IoT) et l'usine numérique. Les services cloud servent de tremplin vers le positionnement 5G.

Opportunités et défis

Le positionnement 5G héritera de nombreux avantages de l'infrastructure 5G qui pourraient potentiellement améliorer sa précision, notamment:

Grande densité de sites cellulaires pour permettre une meilleure précision de positionnement grâce à des points d'ancrage riches et diversifiés disponibles pour la génération et le traitement du positionnement.Le déploiement d'entrées multiples massives, de sorties multiples (MIMO) et de formation de faisceaux, ce qui pourrait améliorer la précision de la direction pour des algorithmes tels que l'angle d'arrivée ( AoA) et direction d'arrivée (DoA) .L'utilisation de canaux haute fréquence par les réseaux 5G, ce qui pourrait contribuer à une meilleure précision grâce à une réduction de la rareté des canaux en raison de meilleurs gains de matrice.La grande bande passante fournie par un réseau 5G pourrait offrir une meilleure résolution multi-trajets et , par conséquent, une précision élevée pour mesurer les distances, ce qui pourrait encore une fois contribuer à améliorer la précision des mesures de positionnement Une infrastructure unique gérant les fonctions de positionnement et de télécommunication, ce qui non seulement aidera à réduire le coût global de l'infrastructure, mais pourrait ouvrir les portes à une pléthore de nouvelles applications de géo-information.

Ces actifs permettront au positionnement 5G de suivre les étapes globales de la 5G et de créer de nouvelles opportunités dans le suivi des actifs industriels et les applications d'automatisation commerciale. Ces deux applications sont essentielles pour composer l'image de l'IoT industriel (IIoT) qui permettra aux propriétaires d'entreprise de surveiller et de localiser les travailleurs, les actifs et les outils en temps réel avec un haut niveau de précision. Associé aux plates-formes logicielles IIoT, cela peut permettre aux entreprises d'accroître l'automatisation et d'améliorer l'efficacité de leurs processus d'usine.

Quels sont les défis?

Bien que des opportunités se présentent pour le positionnement de la 5G, l'industrie doit relever plusieurs défis pour exploiter pleinement le potentiel de la technologie, et les principaux d'entre eux sont les suivants:

Consommation d'énergie: l'industrie a établi une base solide pour les normes de positionnement 5G grâce à plusieurs spécifications techniques 3GPP (TS) répondant à diverses exigences de niveau de service, notamment la précision horizontale et verticale, la disponibilité du réseau, la vitesse de l'équipement utilisateur (UE) et la latence du service. Cependant, les normes de positionnement 5G manquent d'un cadre important dédié aux spécifications de faible puissance. Par exemple, il sera hautement souhaitable d'introduire de nouveaux éléments d'étude 5G spécifiant la fréquence et l'énergie nécessaires pour produire et traiter les données liées à la position et comment le traitement de ces données doit être réparti et partagé entre les points d'ancrage et le terminal pour préserver le la durée de vie de la batterie terminale sans compromettre la précision de positionnement globale. Sans de telles spécifications, la proposition de valeur du positionnement de la 5G pourrait être érodée et ses opportunités de marché limitées à un nombre très limité de cas d'utilisation. Les premiers tags et terminaux de positionnement 5G, prévus pour un déploiement commercial en 2022, pourraient ne pas être optimisés pour répondre aux exigences strictes de faible consommation de certains cas d'utilisation RTLS, tels que la gestion des matériaux ou le suivi des actifs. Cela pourrait rendre l'utilisation de ces terminaux presque non pratique pour ces cas d'utilisation, car ils sont tenus d'offrir des mois, et non des semaines de fonctionnement, sans qu'il soit nécessaire de charger ou de mettre à niveau la batterie de l'appareil.Coût d'infrastructure: le positionnement 5G présentera une proposition de valeur forte. aux grandes entreprises avec des plans stratégiques pour transformer leurs activités et numériser leurs processus d'exploitation. La 5G leur permettra de s'appuyer sur une seule infrastructure pour les besoins de communication et de positionnement. Cependant, la 5G pourrait être d'un coût prohibitif pour les petites et moyennes entreprises (PME) qui ne peuvent pas se permettre de mettre à niveau leur infrastructure vers des processus d'exploitation entièrement numérisés en une seule fois. Ces acteurs peuvent plutôt choisir de déployer des équipements radio-in-the box plus rentables et adaptés à leurs besoins spécifiques, tels que l'activation du positionnement 5G, fourni par des intégrateurs de systèmes plus petits qui peuvent manquer d'expertise dans les systèmes radio. Toutes les piles de protocoles non spécifiées conformes aux normes 5G, telles que le positionnement à faible puissance, seront un défi pour elles à intégrer sans compromettre la durée de vie de la batterie du terminal, la précision du système ou les deux.

Les spécifications de faible puissance sont essentielles pour étendre le déploiement du positionnement 5G aux appareils à alimentation limitée, y compris les balises et les terminaux moins intelligents qui nécessitent des mois d'autonomie de la batterie. Sans ces spécifications, les fournisseurs de terminaux 5G peuvent être confrontés à un défi de taille pour équilibrer le niveau de précision requis pour les cas d'utilisation RTLS et la consommation d'énergie globale de ces terminaux. ABI Research recommande que les principaux contributeurs aux normes 3GPP résolvent les problèmes de positionnement de la 5G à faible consommation d'énergie, afin que les fournisseurs de solutions puissent rivaliser de manière adéquate avec les technologies sans fil à courte portée qui prennent actuellement en charge les balises RTLS et offrent des mois, voire des années d'autonomie de la batterie. Une fois le problème de la consommation d'énergie du terminal résolu, la proposition de valeur du positionnement 5G sera renforcée dans une variété d'applications; Sinon, les opportunités commerciales de la technologie pourraient être compromises et son potentiel commercial pourrait être limité à une poignée de cas d'utilisation et de marchés.

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