5G Positioning: cos'è e le applicazioni industriali

Negli ultimi decenni ci siamo abituati ad affidarci al GPS per tutte le nostre esigenze di navigazione. I sistemi satellitari tradizionali possono garantire un'accuratezza entro i 10 metri all'aperto. Al chiuso, però, le cose si complicano drasticamente: i muri degli edifici, le strutture metalliche e la complessità degli scenari indoor bloccano o degradano il segnale satellitare, rendendo spesso il GPS inutilizzabile.

È qui che entra in gioco il 5G Positioning. Il 5G Positioning è una tecnologia che utilizza i segnali della rete cellulare 5G per calcolare la posizione esatta, indoor e outdoor, di un dispositivo (come uno smartphone, un sensore o un robot industriale), superando i limiti fisici del GPS tradizionale. Progettato fin dall'origine sia per comunicare sia per localizzare, il 5G introduce servizi ad altissima precisione per tracciare pedoni, veicoli e asset in ambienti complessi, dalle fabbriche al traffico urbano più denso.

Se vi state chiedendo se il 5G usi il modo in cui il segnale "rimbalza" per posizionare gli oggetti, l'intuizione è in parte corretta, ma c'è di più. In realtà i rimbalzi continui del segnale (il cosiddetto multipath) hanno storicamente teso a confondere i sistemi di posizionamento. Il 5G supera questo limite.

Come le celle 5G FR2 migliorano il tracciamento indoor

Il 5G Positioning sfrutta in particolare le celle 5G FR2 (ovvero le onde millimetriche o mmWave) e array di antenne su larghissima scala. Queste bande molto ampie consentono misure di tempo e di angolo estremamente precise. I dispositivi vengono localizzati con tecniche standardizzate come il Time of Arrival (ToA) (il tempo di volo del segnale) e l'Angle of Arrival (AoA) (l'angolo da cui proviene il segnale). Grazie alle ampie larghezze di banda, il 5G isola ed elimina le distorsioni causate dai rimbalzi del segnale sulle pareti, garantendo accuratezze impossibili per il 4G o il Wi-Fi tradizionale.

5G Positioning vs GPS tradizionale: un'analogia pratica

Facciamo un parallelo. Immaginate il GPS come un faro nella notte: è perfetto per guidare le navi in mare aperto, ma se provate a orientarvi dentro una grotta chiusa, la luce del faro non vi raggiungerà mai. Il 5G Positioning è come avere un gruppo di persone bendate agli angoli di quella stessa grotta. Se battete le mani al centro della stanza, non usano la vista (i satelliti), ma l'udito. Capiscono dove siete misurando quanto tempo il suono ha impiegato a raggiungerle e da quale direzione precisa è arrivata l'eco. Più persone ci sono nella stanza (più antenne 5G), più la localizzazione sarà precisa al millimetro.

Le applicazioni pratiche sono immense. Il 5G Positioning brilla soprattutto negli ambienti indoor o negli scenari industriali (Industria 4.0), per tracciare asset e garantire la sicurezza.

• Ambienti industriali e robotica: tracciamento con precisione centimetrica dei veicoli a guida automatica (AGV) per prevenire collisioni con le persone, reso possibile dalla tecnologia a onde millimetriche.
• Localizzare e proteggere le persone: il 5G può essere usato per localizzare il personale? Assolutamente sì. Negli impianti critici, sapere in tempo reale se un lavoratore si trova in una zona di pericolo è fondamentale per la sua sicurezza.
• Luoghi remoti senza GPS: posso usare il 5G Positioning nel mezzo di una miniera isolata o in un cantiere sotterraneo? Sì, ma a una condizione essenziale: in quel luogo deve essere installata una rete 5G privata. Una volta attiva l'infrastruttura di rete locale, il tracciamento funzionerà perfettamente anche a centinaia di metri sottoterra, sostituendo alla perfezione il GPS mancante.

Per trasformare tutto questo in realtà, noi di SMA-RTY abbiamo collaborato con MADE - Competence Center Industria 4.0 (un centro di ricerca di Milano che fa da ponte tra accademia e industria) e con Italtel, per dare vita al progetto 5G-SHIELD.

L'obiettivo di 5G-SHIELD è dimostrare come il 5G Positioning possa rendere gli ambienti industriali molto più sicuri in tempo reale. Il progetto si concentra sugli spazi industriali in cui operano i robot AGV (Automated Guided Vehicles), sfruttando le celle 5G FR2 per abilitare una sperimentazione avanzata. Una delle sfide più grandi che stiamo affrontando è proprio identificare e prevenire le situazioni di allerta che nascono quando le traiettorie di un operatore umano e di un AGV autonomo si incrociano.

Come evidenziato nel video, la vera innovazione sta nell'utilizzare un ambiente aperto capace di generare enormi quantità di dati. Lavorando sulla Data Fusion (la fusione di più dati per un posizionamento affidabile), 5G-SHIELD va oltre il semplice Proof of Concept. Punta a diventare un living lab: un ambiente aperto in cui i partner industriali possano collaborare per definire un nuovo standard di sicurezza per le fabbriche del futuro.