Utilisation des liaisons satellites pour la collecte des donnée

Ministère
de l’E quipement
des Transports
du Logement
du Tourisme et de la Mer
centre d’études
techniques
maritimes et
fluviales
Cetmef
Département
Télécommunications
LA GÉOLOCALISATION
Division Recherche
Développement
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2, Bd. Gambetta
B.P. 60039
60321 COMPIEGNE
Cedex
téléphone :
03.44.92.60.00
télécopie :
03.44.20.06.75
Site de Bonneuil
151 Quai du Rancy
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94381- Bonneuil sur Marne cedex
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01.45.13.53.00
Télécopie :
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mél :
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La géolocalisation
Version : 1.0
Résumé :
Une véritable révolution pourrait venir très bientôt du "mobile". En 2003, il y aura 1 milliard de
téléphones portables dans le monde et dès 2004, près de 65 % des téléphones portables dans l'Union
européenne disposeront d'une capacité de transfert de données. À cela, il convient d'ajouter le succès
toujours croissant des autres terminaux mobiles (PDA, smartphone, GPS, etc.) et des connexions
WLAN de type Wi-Fi. La mobilité sera donc au cœur des nouveaux services proposés aux entreprises
et aux particuliers.
Maître d’ouvrage : CETMEF
Maître d’œuvre : CETMEF
Version : juin 2003
Auteur(s) : Montfort S., Burel D.
Auteur
Burel D.
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Vérification
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Approbation
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La géolocalisation
Version : 1.0
1. INTRODUCTION.............................................................................................................................. 5
2. LES SERVICES D'INFORMATION............................................................................................... 5
2.1 DANS UNE RELATION DE TYPE « BUSINESS TO CONSUMER » (ENTREPRISE À PARTICULIER)............................. 5
2.2 DANS UNE RELATION DE TYPE « CONSUMER TO BUSINESS » (PARTICULIER À ENTREPRISE)............................. 5
2.3 LES SERVICES D'ASSISTANCE ................................................................................................................ 5
2.4 LES SERVICES DE SUIVI DE FLOTTES DE MATÉRIELS OU D'INDIVIDUS ............................................................ 6
3. LES ATOUTS DE LA MOBILITÉ................................................................................................... 6
3.1 LES APPLICATIONS MOBILES.................................................................................................................. 6
3.2 VERS UN SUPER RÉSEAU....................................................................................................................... 6
3.3 LES CONDITIONS DE RÉUSSITE................................................................................................................7
3.4 L'IMPORTANCE DU B2E....................................................................................................................... 7
3.5 VERS UNE GÉNÉRATION CONSTAMMENT EN LIGNE..................................................................................... 8
4. LES EFFETS DE LA MOBILITÉ SUR LES PROCESSUS ÉCONOMIQUES ......................... 8
4.1 L’IMPACT DES OUTILS DE MOBILITÉ........................................................................................................ 8
4.2 LES SOLUTIONS AUX DÉVELOPPEMENTS DES SERVICES EMBARQUÉS.............................................................. 8
4.3 LES RISQUES JURIDIQUES DE LA GÉOLOCALISATION....................................................................................9
4.3.1 La position de la CNIL........................................................................................................... 9
4.4 L’EUROPE DISTINGUE 3 TYPES DE SERVICES ........................................................................................... 9
4.5 A CHAQUE APPLICATION, SA TECHNIQUE............................................................................................... 10
5. LES SOLUTIONS TECHNIQUES................................................................................................. 11
5.1 L’ARCHITECTURE D’UN SYSTÈME DE POSITIONNEMENT............................................................................. 11
5.2 LES TECHNIQUES DE GÉOLOCALISATION DISPONIBLES .............................................................................. 12
5.2.1 La technologie basée sur la cellule des stations...................................................................12
5.2.1.1 Cell ID: cell of origin..................................................................................................... 12
5.2.1.2 Cell-ID (cell of origin et neighbour cell)....................................................................... 13
5.2.1.3 Cell-ID et TA ou OTA................................................................................................... 13
5.2.1.4 Cell-ID++.......................................................................................................................13
5.2.2 La technologie basée sur l’identification du différentiel de temps (OTD)........................... 14
5.2.2.1 Enhanced Observed Time Difference (E-OTD)............................................................ 14
5.2.2.2 OTDOA (Observed Time Difference Of Arrival) ou UL-TOA (UpLink Time Of
Arrival)...................................................................................................................................... 15
5.2.3 La technologie basée sur une constellation de satellites...................................................... 15
5.2.3.1 Le GPS........................................................................................................................... 15
5.2.3.2 A-GPS (Assisted Global Positioning System)............................................................... 16
5.3 LE PROCESSUS DE REQUÊTE................................................................................................................. 17
5.3.1 Les techniques retenues........................................................................................................ 18
6. LES COÛTS...................................................................................................................................... 18
6.1 LE COÛT DU POSITIONNEMENT............................................................................................................. 19
6.1.1 Technologie Cell-ID............................................................................................................. 19
6.1.2 Technologie GPS.................................................................................................................. 19
6.2 LES COÛTS DE COMMUNICATIONS......................................................................................................... 19
6.3 LES COÛTS DU LOGICIEL DE SUIVI DE FLOTTE......................................................................................... 20
6.4 LES COÛTS TOTAUX........................................................................................................................... 21
6.5 LA TECHNOLOGIE AIS....................................................................................................................... 22
7. CONCLUSION................................................................................................................................. 23
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1. Introduction
Une véritable révolution pourrait venir très bientôt du "mobile". En 2003, il y aura 1 milliard de
téléphones portables dans le monde et dès 2004, près de 65 % des téléphones portables dans l'Union
européenne disposeront d'une capacité de transfert de données. À cela, il convient d'ajouter le succès
toujours croissant des autres terminaux mobiles (PDA, smartphone, GPS, etc.) et des connexions
WLAN de type Wi-Fi. La mobilité sera donc au cœur des nouveaux services proposés aux entreprises
et aux particuliers.
2. Les services d'information
Trouver le service lambda le plus proche, disposer d'une information de trafic routier, bénéficier d'une
aide de guidage dans une ville inconnue, obtenir le plan des rues avoisinantes, tels sont des exemples
de services géodépendants, une nouvelle source de revenus pour l'opérateur. Ce marché des services
d'information est estimé comme l'un des plus prometteurs en termes de revenus globaux (opérateurs,
développeurs, fournisseurs) ; à l'horizon 2005, il devrait représenter en Europe un montant de l'ordre
de 13,5 milliards de dollars (source : Strategis Group). L'information recherchée dépend de la cible
visée et des styles de vie des utilisateurs:
2.1 Dans une relation de type « Business to Consumer » (entreprise à
particulier)
Ce nouveau média d'information est exploité par les entreprises. Grâce à la localisation des abonnés,
cellesci peuvent cibler les abonnés ayant choisi de souscrire à cette option de service dans leurs
campagnes de publicité ou de promotion de produits de proximité. Selon une étude de Strategis Group
sur les consommateurs, la grande majorité des abonnés aux services localisés sont disposés à recevoir
de la publicité si, en contrepartie, ils bénéficient de conditions préférentielles de tarification mensuelle
pour lesdits services. Ces derniers s'adressent principalement aux ``jeunes'' abonnés et aux grands
consommateurs pour lesquels la facture mensuelle est un poste de dépense à réduire. Il est vrai que ces
services doivent être respectueux du droit privé de l'abonné, en dépit de quoi le marché ne décollera
pas. En effet, l'abonné doit conserver le libre choix des périodes durant lesquelles il accepte d'être
localisé pour recevoir des messages de promotion. D'ores et déjà, les différentes autorités de
réglementation concernées ont formulé leurs recommandations.
2.2 Dans une relation de type « Consumer to Business » (particulier à
entreprise)
L’abonné fait luimême une demande de localisation afin de recevoir une information précise en
fonction de son environnement. Il peut s'agir d'une demande d'informations sur un service de
proximité (restaurant, station d'essence, pharmacie...) mais aussi de demandes d'informations de trafic
routier. Ce sont les deux catégories de services les plus demandés. Deux types d'abonnés utiliseront
ces services : le touriste aisé et la personne dual (affaireprivé) qui gère en temps réel les exigences de
la vie quotidienne et pour qui la facture mensuelle tient une place secondaire, le principal étant de
satisfaire son besoin d'information vite et simplement. Ces deux profils d'abonnés diffèrent par la
nature de l'information recherchée, pour l'essentiel l'un a des besoins liés aux loisirs et aux affaires
tandis que l'autre a des besoins liés aux affaires et à la famille.
2.3 Les services d'assistance
Il s'agit des services d'assistance publics ou privés en usage piéton ou automobile. Les services publics
d'urgence, faisant appel à l'intervention des forces de sécurité publiques (pompiers, SAMU) sont en
cours de réglementation en Europe. Ils ne nécessitent aucun abonnement et sont accessibles à tout
abonné mobile en vertu de la règle de secours et d'assistance à tout individu. Ils ne créent aucun profit
pour les opérateurs. En revanche, parmi les services d'assistance, le service d'assistance routière lié à
un usage automobile apparaît comme l'un des plus prometteurs en termes de revenus pour les
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opérateurs (selon l'étude de Strategis Group). Ces services exigent une localisation précise du véhicule
pour que l'assistance soit rapide et efficace. Gourmand en précision de localisation, le mécanisme de
localisation se trouve néanmoins largement simplifié dans un véhicule.
2.4 Les services de suivi de flottes de matériels ou d'individus
Ce sont pour l'essentiel des services de type ``Business to Business'' (interentreprises) qui mettent en
oeuvre des applications de gestion de flottes et qui consistent à localiser une ressource externe pour en
optimiser l'exploitation, la gestion ou en assurer la sécurité. Par ressource externe, on entend un
individu motorisé ou non (camionneur, livreur, technicien de maintenance, agent de sécurité...) ou un
objet (voiture, camion, remorque, conteneur ou tout autre équipement). On voit l'avantage que peut
représenter ce type de services pour des sociétés de location d'équipements.
3. Les atouts de la mobilité
3.1 Les applications mobiles
La convergence des technologies mobiles et de l'Internet permet de réelles opportunités en termes de
nouvelles applications et de services. Le succès de ces services est étroitement lié à certaines réalités
propres à l'outil mobile comme faire exploser les contraintes d'espace et de temps, les services mobiles
offrant des libertés nouvelles qu'il convient d'optimiser. Toute stratégie passe donc par une
exploitation des :
 libertés inter-personnelles : intensifier la relation avec l’utilisateur par une personnalisation
des services répondant à la fois à des demandes récurrentes et ponctuelles en situation de
mobilité :
 par exemple la sécurité avec la géolocalisation.
 l'information ciblée en temps opportun (pull/push).
 le transactionnel (micropaiements),
 le service personnalisé (simplicité, facilité, ergonomie, fiabilité, etc.).
 libertés inter-organisationnelles : rendre mobiles les activités des exploitants (B2E) et de la
logistique.
Le développement des applications mobiles dépend toutefois de 4 facteurs essentiels devant
impérativement interagir :
 la technologie : l'émergence de nouvelles technologies (Bluetooth, Wi-fi, localisation
géographique, terminaux java, réseaux et terminaux 2,5 G et 3 G, etc.).
 les coûts : la diminution des coûts des technologies mobiles (communications, abonnements et
réseaux).
 l'évolution sociale : les terminaux mobiles expriment un véritable style de vie.
 les besoins économiques : les organisations ont besoin des applications mobiles pour réduire
les coûts et offrir une interaction électronique, n'importe où, n'importe quand, à leurs clients.
3.2 Vers un super réseau
À l'horizon des 10 prochaines années, on devrait assister à deux phénomènes majeurs :
 l'intégration du monde physique (voitures, avions, électroménager, etc.) et du monde
électronique (indicateurs, téléphones, télévisions, etc.).
 l'amélioration de l'interface entre l'utilisateur et le terminal.
La combinaison de ces deux phénomènes conduira à l'établissement d'un super réseau (ce que le
Gartner Group appelle un "supranet"). Ce super réseau permettra :
 de fournir du contenu riche, utile et interactif aux utilisateurs
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 d'intégrer des applications d'entreprises venant de différents types de terminaux et de sources
différentes.
Par exemple : les distributeurs de boissons d'une entreprise seront équipés d'un module PDA qui
transmet des SMS au fournisseur chargé de l'approvisionnement. Ce dernier reçoit ces messages sur
son PDA. Une application spécifique lui permet alors d'organiser sa tournée et d'optimiser les stocks
de boissons à emporter.
3.3 Les conditions de réussite
L'attractivité des services proposés (réelle ou subjective) est essentielle. Cette attractivité se mesurera
notamment selon les critères suivants :








ubiquité (où je veux, quand je veux, comme je veux).
immédiateté (connexion directe sur les services et applications)
continuité (service continu sur plusieurs sessions de travail, sur différents terminaux).
personnalisation des services (en fonction du lieu, de l'activité privée ou professionnelle, du
terminal, etc.).
facilité d'utilisation
utilité réelle des services proposés
sécurité des applications
coût des services…
Pour que les services mobiles rencontrent le succès, ils doivent impérativement satisfaire les besoins
du citoyen. L'énorme succès du SMS et le relatif échec du WAP en sont la parfaite illustration. Les
besoins et motivations des citoyens peuvent être classés de manière hiérarchique, depuis les besoins
physiologiques de base (contacts, nourriture, confort, argent, etc.), jusqu'à des besoins abstraits
(estime, reconnaissance sociale, etc.), en passant par des besoins intermédiaires (sécurité, appartenance
sociale, sexe, etc.). Ce sont d'abord les besoins de base qui doivent être satisfaits.
3.4 L'importance du B2E
Le Business to Employees (B2E) est particulièrement concerné par les technologies mobiles. De plus
en plus d'employés disposent d'un accès mobile aux applications de leur entreprise. Les applications de
messagerie, d'e-mails mobiles ou d'alertes seront parmi les plus stratégiques. Les services doivent donc
mettre en œuvre une véritable stratégie mobile interne, à la fois sur le plan technologique (choix des
terminaux mobiles, technologies déployées, etc.) et sur le plan des applications proposées aux
employés. Plusieurs grands comptes proposent déjà aujourd'hui à leurs employés de véritables
applications de "bureaux mobiles". Elles devront toutefois s'intégrer dans une politique de "sécurité"
globale.
La géolocalisation ne s’arrête pas au marché du mobile : la voiture intelligente devrait demain aider les
automobilistes à mieux gérer leur sûreté. De façon plus générale, la géolocalisation permet aux
opérateurs de téléphonie mobile de fournir à un utilisateur des informations liées à son positionnement
et de lui proposer en temps réel des services de plus en plus ciblés. L’enjeu est stratégique car il
concerne tant les professionnels que le grand public. En pratique, l’opérateur localise l’abonné via son
portable pour sélectionner les informations envoyées sur son écran. Le service géolocalisé suppose la
possibilité de tracer l’utilisateur d’un téléphone mobile afin de lui proposer des services personnalisés
et de proximité en liaison avec sa position géographique. Présentée parfois comme une des killer
applications des futurs réseaux de télécommunications mobile, la géolocalisation devrait, selon le
Cabinet Analysys, représenter un marché de 18 milliards de dollars en 2006 (77 % de ce marché
concernerait le grand public).
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3.5 Vers une génération constamment en ligne
Actuellement, 50 % de la population de l'Union européenne dispose d'un accès potentiel à l'Internet
(domicile, lieu de travail, écoles, etc.). Toutefois, très peu de personnes disposent d'un accès
permanent, immédiatement disponible, durant leur temps libre. L'arrivée des nouveaux types de
terminaux mobiles et des technologies d'accès plus performantes entraînera la naissance d'une
génération constamment en ligne. La majorité de la population européenne disposera ainsi, durant son
temps libre, de l'opportunité de se connecter à des services en ligne, partout et à tout moment.
4. Les effets de la mobilité sur les processus économiques
4.1 L’impact des outils de mobilité
Dans les prochaines années, la plupart des applications mobiles seront des évolutions des applications
économiques actuelles. La mobilité va influencer les applications économiques essentiellement à trois
niveaux:
 la localisation : les technologies permettront de supprimer les restrictions quant à la
localisation des clients. Les terminaux mobiles pourront exécuter des applications partout où
l'utilisateur se trouve. De plus, les informations relatives à la localisation de l'utilisateur
permettront d'améliorer la convivialité, l'efficacité et l'intérêt des applications proposées.
 le temps : les applications pourront être exécutées quand l'utilisateur le souhaite. Elles
pourront être continues, longues ou brèves, fréquentes ou non. Elles permettent également de
faire gagner du temps à l'utilisateur en se substituant à certaines activités (par exemple, la
gestion à distance du planning d'un commercial, etc.).
 le flux d'information : les terminaux mobiles (classiques ou nouveaux, comme les voitures
par exemple) permettront de recevoir et de fournir ou de traiter de l'information et d'interagir
avec les applications des entreprises (par exemple, interroger les stocks d'un produit à partir
d'un terminal mobile, etc.).
La valeur ajoutée de ces systèmes est la suivante :
 diminution des coûts et amélioration de l'efficacité,
 valorisation du personnel,
 satisfaction du client.
Les freins aux développements de ces applications sont :
 coût des applications,
 choix et gestion des types de terminaux mobiles pour les employés (technologies rapidement
dépassées),
 sécurité et confidentialité des données,
 changement des habitudes de travail,
 coût de la formation.
4.2 Les solutions aux développements des services embarqués
Pour que le marché des services embarqués induit par la géolocalisation, n’échoue pas avant d’avoir
commencé, il reste à lever les quelques blocages suivants :
 les techniques ne sont pas standardisées,
 la précision reste faible pour un guide routier efficace,
 l’abonné ne doit pas se sentir épié.
Le principe reste celui de l’anonymat de l’information de géolocalisation sauf si le consentement de
l’abonné a été recueilli. Dans le cadre de la revente de l’information de géolocalisation par les
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opérateurs vers des services tiers, cela implique que le numéro de téléphone ne soit pas indiqué en
même temps que la localisation du terminal. A cet égard, des opérateurs ont envisagé la mise en place
d’un système qui associerait les numéros de téléphone à un code temporaire qui serait le seul transmis
aux éditeurs. Les opérateurs conservent ainsi le numéro de téléphone de leurs abonnés, ce qui implique
également qu’ils doivent mettre en place des moyens techniques et humains spécifiques.
En tout état de cause, l’information, qu’elle que soit sa nature, ne peut être conservée que sur la durée
maximale liée à la finalité pour laquelle elle a été collectée, ce qui devrait éviter aux abonnés d’être en
permanence localisés à leur insu. Leur vie personnelle résiduelle doit être protégée.
Pour certains, la seule parade à toute traque géographique serait l’acquisition, par les abonnés, de
téléphones jetables. Ce dernier existe déjà, il est de la taille et de l’épaisseur d’une carte de crédit et
fait l’objet d’un brevet dont le titulaire est la société américaine Deceland qui, grâce à des encres
métalliques, compense les circuits électroniques. Ce système a pour avantage de développer une
géolocalisation temporaire.
4.3 Les risques juridiques de la géolocalisation
Si on peut être impressionné de ces performances, cette technologie est source d’inquiétude. Il n’est,
en effet, pas très rassurant de savoir que les opérateurs peuvent suivre leurs abonnées à la trace. Le
droit à l’anonymat de la circulation constitue une liberté fondamentale dans les démocraties. C’est
pourquoi la traçabilité géographique des personnes doit être basée sur le principe du choix volontaire
(opt-in) : c’est à l’utilisateur qu’il appartient de s’inscrire sur la liste dédiée à cet effet par l’opérateur
ou de donner son accord à chaque utilisation. Cela implique que, dans la commercialisation des
données concernant l’abonné, les opérateurs ne fassent pas figurer son numéro de téléphone en même
temps que la localisation de son terminal.
4.3.1 La position de la CNIL
Au plan national, le système de géolocalisation doit ainsi être mis en œuvre dans le strict respect de la
loi Informatique et libertés. Les principes déjà posés par la Commission nationale Informatique et
libertés (CNIL) sont par ailleurs proches de ceux adoptés par l’Europe. Dès 1990, dans une
délibération portant adoption d’une recommandation concernant les traitements automatisés mis en
œuvre par les sociétés de taxi, la CNIL a rappelé les principes visés par les articles 1,16, 26,27 et 29 de
la loi du 6 janvier 1978. En ce qui concerne la géolocalisation stricto sensu, la CNIL, pose trois
règles :
 il ne peut y avoir localisation que pour rendre le service demandé par l’usager
 les données ne peuvent être conservées une fois le service rendu
 leur transfert à un tiers nécessite l’accord de la personne localisée .
4.4 L’Europe distingue 3 types de services
Au plan communautaire, la Commission européenne a proposé, en juillet 2000, d’encadrer cette
pratique de géolocalisation même si le procédé est le plus souvent mis en place à des fins de
bienfaisance. Lors de la 23ème Conférence Internationale des Commissaires à la protection des
données de septembre 2001, Monsieur Thomas Vincente Riquelme, de la Direction générale de la
police nationale, a ainsi indiqué que l’Espagne utilise la géolocalisation pour lutter contre les vols de
voiture, les agressions des taxis de Madrid ou la maltraitance des femmes. Madame Marian Grubben,
de la Commission européenne, a rappelé qu’il fallait distinguer le service de communication de base,
les services à valeur ajoutée (circulation, restaurants, etc.) et les services de sécurité ou lutte contre la
criminalité (police, pompier, etc.). En ce sens, la Commission a autorisé la conservation des données
de localisation, au-delà des besoins de la facturation, pour rendre un service de valeur ajoutée à
condition d’avoir recueilli le consentement des usagers, pour la seule durée nécessaire à la fourniture
du service. Avant d'obtenir l’accord, elle a aussi obligé le fournisseur du service à informer les
utilisateurs ou abonnés du type de données de localisation qui sera traité, des objectifs, de la durée du
traitement et du transfert éventuel des données à un tiers pour fournir le service à valeur ajoutée. Elle
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n’a, en revanche, pas exigé de consentement pour les services d’urgence qui doivent prévaloir :
"sauver une vie est plus important que protéger une vie privée ".
Le Parlement européen a repris ce dispositif, en votant l'amendement 32 dans le cadre de la révision de
la directive sur " le traitement des données à caractère personnel et la protection de la vie privée dans
le secteur des communications électroniques ". Il a en outre accordé aux usagers " le droit de retirer à
tout moment leur consentement au traitement de données de localisation ". Le Parlement a adopté, le
13 novembre 2001, une résolution législative relative à la future directive sur le traitement des données
à caractère personnel et la protection de la vie privée dans le secteur de la communication
électronique. Cette résolution encadre également les services mobiles de géolocalisation des abonnés.
Trois types de services sont distingués :
 le service de communication de base
 les services de sécurité ou de lutte contre la criminalité (police, pompier, etc.)
 et les services à valeur ajoutée (circulation, restaurants, etc.).
Dans ce dernier cas, la conservation des données de localisation est autorisée, au-delà des besoins de la
facturation, à condition de respecter les conditions suivantes :
 sur l'information de l'abonné : il doit être informé par le fournisseur du service du type de
données de localisation qui sera traité, des objectifs, de la durée du traitement et du transfert
éventuel des données à un tiers en vue de fournir le service à valeur ajoutée ;
 sur le consentement de l'abonné : il doit donner son consentement sauf s'il s'agit de mettre en
place des services d’urgence car il " est plus important de sauver une vie que protéger une vie
privée " ;
 sur la conservation limitée de la donnée de localisation : la donnée ne peut être conservée que
pour la durée nécessaire à la fourniture du service, pas au-delà ;
 sur le retrait du consentement : l'usager a le droit de retirer à tout moment son consentement
"au traitement de données de localisation ".
4.5 A chaque application, sa technique
Le choix d’une technologie de géolocalisation dépend fortement des besoins et des applications
recherchées. En effet, la précision varie suivant les technologies (cf. §5) et ne permettent donc pas
d’assurer les mêmes missions. Ainsi, des activités liées aux secours des personnes nécessitent une
précision beaucoup plus importante que la diffusion d’informations touristiques. Le schéma suivant
présente les précisions requises suivant le type de mission recherchée :
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Infos touristiques, trafic, temps
Conseils
1km
Navigation/Tracking
500m
Secours
100m
30m
5. Les solutions techniques
5.1 L’architecture d’un système de positionnement
Un système de suivi de flottes (voitures, bateaux…) requiert trois fonctions principales qui sont à la
base d’un système de positionnement :
1. La première application est chargée de déterminer la position du mobile lors d’une requête.
2. La deuxième correspond à l’envoi de ces coordonnées vers un centre de traitement.
Généralement, cette fonction utilise les réseaux GSM/GPRS mais d’autres voies de
communication sont envisageables.
3. La dernière application consiste au traitement des informations via un logiciel de gestion de
flotte associé à un SIG.
La figure suivante présente l’architecture la plus utilisée pour un système de positionnement. Dans
cette configuration, le positionnement est issu d’une constellation de satellite (GPS). Mais dans
certains cas, l’obtention de la position est obtenue de manière passive : le mobile n’a pas besoin
d’envoyer sa position, le réseau de télécommunications détermine directement sa position par
triangularisation, cf 5.2.
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1 la position
2 la transmission des
données
3 le traitement
Figure 1, Architecture d'un système de positionnement
5.2 Les techniques de géolocalisation disponibles
Les réseaux de radiocommunication sont dits ``cellulaires'' en raison de leur structure radio : la
puissance des émetteurs (stations de base node B) ayant une capacité à servir un nombre fini
d'abonnés, est adaptée afin de limiter la surface couverte à ce nombre d'utilisateurs. Cette surface
forme une « cellule », dont la structure est répétée sur toute la zone à couvrir (voir figure 2). Un
mobile en communication est rattaché soit à une soit à plusieurs cellules. Pour assurer le
fonctionnement des réseaux cellulaires, il existe plusieurs mécanismes de synchronisation radio, tant
au niveau des mobiles que du réseau. Ce sont les mesures et l'exploitation de ces synchronismes qui
vont permettre la localisation. A l’heure actuelle, il existe trois techniques de géolocalisation des
mobiles :
5.2.1 La technologie basée sur la cellule des stations
5.2.1.1 Cell ID: cell of origin
Technique la plus simple, elle identifie la cellule par laquelle est acheminée
la communication passée par le terminal de l'utilisateur qui est en
communication permanente avec les antennes relais. Cette technique est déjà
utilisée par plusieurs opérateurs GSM en Europe. Ce système se base sur la
reconnaissance de la BTS1 (antenne relais par où passe la communication) à
la quelle l'équipement mobile est relié, chaque BTS possède un code qui
l'identifie de façon univoque dans tout le monde: le CGI. A partir de ce code
et de la position de la BTS, on peut localiser l'équipement mobile qui est
considéré comme étant au centre de la cellule. L'inconvénient majeur réside
dans la faible précision de ce système qui dépend de la densité du réseau cellulaire (de plusieurs
centaines de mètres en milieu urbain à une dizaine de kilomètres en milieu rural). Par contre, dans les
villes où les opérateurs ont installé plusieurs BTS pour mieux servir les utilisateurs soit pour la
couverture radio entre les constructions soit pour augmenter la capacité, les cellules peuvent avoir une
couverture de seulement quelques centaines de mètres la précision du système sera donc accrue. Si, en
1
BTS : Base Transceiver Station, Antenne Relais.
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plus, les cellules sont sectorisées, elles couvrent donc seulement une partie des 360° qui entoure
l'émetteur. La localisation sera encore plus précise.
Cette méthode de localisation, assez simple, se base sur le principe que les cellules couvrent une
surface bien déterminée, dans la majorité des cas calculés par des outils de planification du réseau
cellulaire, mais il est possible que la couverture réelle diffère de la couverture prévue, ce qui ajoute
une imprécision supplémentaire à la localisation. Le temps de calcul de la position est très court, en
effet c'est seulement le temps de recherche dans la base de données de la position à partir de
l'identificateur de la cellule. La mise en œuvre peut être très simple, vu que l'information nécessaire est
déjà à disposition soit de l'opérateur soit de l'équipement mobile. La technique reste, dans tous les cas,
liée à l'opérateur vue que la position de la BTS reliée à son identificateur ne sont normalement pas
divulgués.
5.2.1.2 Cell-ID (cell of origin et neighbour cell)
Ce système de localisation est une extension du Cell-ID, mais le mobile
est positionné avec davantage de précision grâce à des informations
supplémentaires issues des cellules voisines. En effet, le mobile est
normalement en communication avec une unique BTS mais il reçoit le
signal aussi des cellules voisines appelées Neighbour Cells. Ces
informations permettent de localiser l'utilisateur grâce à l’identification
univoque de la Serving Cell et de toutes les Neighbour Cells. A partir de
ces informations et en connaissant la position des BTS, on peut
déterminer l'intersection des zones de couverture ce qui correspond à la
position de l'équipement mobile. Avec cette méthode de localisation, la
précision est améliorée par rapport au Cell-ID simple. La mise en œuvre
de ce système requiert peu d’investissement à l'opérateur qui en contre partie aura un système de
localisation plus précis : De 35 Km si les cellules sont importantes à une centaine de mètres en ville
avec plusieurs BTS. Le temps de calcul de la position est supérieure, non seulement pour la recherche
dans les bases de données de plusieurs cellules à la place d'une seule mais aussi à cause des calculs
nécessaires pour déterminer la zone d'intersection des cellules. Toutes les constatations faites pour le
cas du Cell-ID sont valables aussi pour cette méthode.
5.2.1.3 Cell-ID et TA ou OTA
Dans ce cas, en plus de l'identificateur de la cellule, le système prend aussi la valeur du TA (Timing
Advance) disponible uniquement lorsque le téléphone GSM est en communication contrairement aux
réseaux GPRS qui disposent en permanence de la connexion. Avec les terminaux UMTS, la précision
sera plus grande vu qu’ils utilisent le CDMA qui est beaucoup plus sensible aux déphasages que le
TDMA. La valeur du TA est directement proportionnelle à la distance entre l'équipement mobile et la
BTS. Elle est comprise entre 0 et 63 et correspond à des couronnes (ou anneaux) de 550 mètres de
large. La précision est renforcée si les cellules sont sectorisées et elle est dépendante de la distance de
la BTS (plus la distance au centre est grande, plus la surface de la couronne est grande). Dans tous les
cas on peut envisager une précision autour de la centaine de mètres. La valeur du TA permet donc de
renforcer la précision des deux systèmes précédents sans augmenter significativement la difficulté de
mis en œuvre.
5.2.1.4 Cell-ID++
Afin d’améliorer la précision, on peut donc tenir compte non seulement du Cell-ID mais aussi de deux
autres mesures radioélectriques du réseau. On parle alors de Cell-ID++ qui exploite les mesures de
puissance reçue des cellules voisines (Network Measurement Results ou NMR) et le mécanisme de
synchronisation sur la voie radio dans le sens mobile vers station de base (Timing advance ou TA)
pour effectuer une triangulation. C’est la technique utilisée par les services d’urgence américains qui
repèrent les personnes en détresse ayant composé le n° 911. Cette technologie présente de nombreux
avantages:
 simplicité de mise en œuvre au niveau de l'infrastructure réseau,
 coût raisonnable,
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 pas de modification sur les terminaux (à condition que ceux-ci acceptent Sim Toolkit).
5.2.2 La technologie basée sur l’identification du différentiel de temps (OTD)
Deux technologies (basées sur le même principe) peuvent contribuer à localiser un utilisateur mais il
est nécessaire de différencier selon la génération de réseau cellulaire. Ces techniques se basent sur le
temps de parcours du signal entre le téléphone et l’antenne relais. En calculant le temps mis par le
signal pour revenir vers le mobile, celui-ci peut être localisé par triangulation. Les deux techniques
disponibles pour le GSM et la 3G (UMTS) sont respectivement :
C ercle TA
S tation de bas e
S tation de bas e
Hyperbole
OTD
S tation de B as e
Figure 2, Principe de l'OTD
5.2.2.1 Enhanced Observed Time Difference (E-OTD)
Il s’agit de la technique pour les réseaux GSM. Le mobile mesure la différence de temps entre les
signaux de plusieurs BTS. Pour autant que l'on connaisse la position des BTS, il est possible de
calculer la position de l'utilisateur. Si on mesure les signaux
issus de deux BTS le résultat sera une hyperbole sur la quelle le
déphasage des deux signaux est toujours le même. Si on mesure
les signaux de 3 BTS on peut arriver à une bonne
approximation de la position (100-500m) ou on peut prendre en
compte la zone déterminée par le TA et les deux autres
hyperboles.
Pour le bon fonctionnement de ces systèmes de localisation, les
signaux des BTS doivent être synchrones. A cause de cette
contrainte, l'installation de ce système est coûteuse pour les
opérateurs. L'équipement mobile nécessite toujours l’ajout de composants supplémentaires afin de
mesurer précisément la différence du temps d'arrivée des deux signaux sur deux fréquences
différentes. L’inconvénient de cette technique est que si le mobile est couvert par une seule cellule,
comme cela peut s'avérer dans les lieux peu urbanisés, la précision devient équivalente aux niveaux
des systèmes Cell-ID. Le temps de calcul est supérieur aux systèmes précédents, car elle nécessite la
recherche des positions des BTS dans une base de donnée et le calcul des hyperboles.
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5.2.2.2 OTDOA (Observed Time Difference Of Arrival) ou UL-TOA (UpLink Time Of
Arrival)
Le terminal mobile envoie un signal vers les antennes-relais
les plus proches qui le renvoient vers le terminal de
l'utilisateur. Le calcul de la différence entre les temps
d'arrivée d'un signal est fait par les BTS2 qui recoivent le
signal du terminal mobile. C’est la raison pour laquelle le
réseau doit être synchrone. La précision devient meilleure par
rapport à la technologie E-OTD; car celle-ci est limitée lors
de la mesure du temps par la fréquence de l’horloge du
téléphone. Par contre avec la méthode OTDOA, la mesure de
la différence de temps est plus précise grâce à la
synchronisation des BTS entre elles. Cette méthode a
l'avantage de ne pas demander des modifications à
l'équipement mobile, et permet une grande précision, de
l'ordre des dizaines de mètres pour les réseaux de troisième génération. Mais elle nécessite cependant
une mise à jour importante du réseau GSM actuel et interviendra avec la mise en place de la 3G. Cette
technologie sera donc très coûteuse pour l'opérateur qui doit mettre à jour les logiciels de toutes les
BTS et rajouter la synchronisation.
5.2.3 La technologie basée sur une constellation de satellites
5.2.3.1 Le GPS
La constellation des satellites GPS envoie continuellement un signal avec un code déterminé par
satellite; Les satellites doivent êtres synchrones entre eux afin de déterminer leur position. Pour cette
raison, ils contiennent une horloge atomique au césium. Le terminal GPS reçoit le signal de plusieurs
satellites et calcule la position du terminal grâce à la connaissance de l’identité du satellite émetteur et
à la différence de temps entre les signaux des différents satellites reçus. La précision est de l’ordre de
30m. Pour pouvoir se positionner, il faut recevoir le signal d'au moins trois satellites, ce qui
normalement est le cas dans les lieux ouverts mais qui n'est pas toujours le cas dans les villes où
apparaît le phénomène de canyons urbains. De plus, le GPS ne marche pas à l'intérieur des bâtiments.
Dans ce cas le réseau GSM/GPRS sert uniquement à faire transiter l’information et ne participe pas à
la mesure de la position.
2
BTS : Base Transceiver Station
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5.2.3.2 A-GPS (Assisted Global Positioning System)
Cette technique fait appel aussi au GPS mais comprend l’ajout d’une correction différentielle. Chaque
satellite émet un signal vers le sol et en
fonction du temps mis par les différents
signaux pour parvenir au terminal mobile, il est
possible de localiser celui-ci. Le réseau mobile
sert à acheminer l'information relative à la
localisation mais permet de transmettre
également des corrections pour améliorer la
précision, le temps de positionnement ou la
sensibilité. En effet le terme « Assisted »
renvoie au fait que les canaux du GSM peuvent
renvoyer des données telles que les
éphémérides, des corrections différentielles
GSM
Assistance Data
issues des antennes relais équipées de ce
Network
dispositif de correction. La précision offerte par
Reference
GNSS Ground
Receiver
cette méthode est la plus précise par rapport
Station
aux autres technologies soit de l'ordre de cinq
mètres. L'inconvénient réside dans l'absence de couverture à l'intérieur des bâtiments ou dans des rues
étroites en milieu urbain. De plus il est nécessaire d'intégrer une puce GPS dans les terminaux en plus
de la carte SIM (coût supplémentaire de 40% par terminal mobile) ou d’ajouter une antenne GPS
externe.
Coût
Temps de
Coût des
Contrôle par
supplémentaire
Méthode Réseau
Précision
localisation
équipements au
l’abonné
au niveau du
(en seconde) sein du réseau
terminal
Cell-ID
GSM
De 300m à 10km Non
3
Aucun
Aucun
Cell-ID++ GSM
De 100m à 500m Non
4
Aucun
Aucun
E OTD
GSM
De 150 à 500m
Oui
5
Intermédiaire
Intermédiaire
OTDOA 3G
30m
Non
10
Elevé
Aucun
GPS
GSM
30 m
Oui
jusqu’à 60
Nul
Elevé
A-GPS
GSM
5m
Oui
jusqu’à 60
Faible
A-GPS
GPS
OTDOA
E-OTD
Cell ID++
Cell ID
5m
30 m
30 m
150-500 m
100-500 m
+500 m
Figure 3, Précision des différents systèmes
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Avantages
Inconvénients
Cell ID
Faible coût
Pas de mise à niveau du réseau
Faible précision
E-OTD
OTDOA
Précision
Coût de la mise à niveau
A-GPS
Haute précision
Faible coût de mise à niveau pour
le réseau
Mise en place d’un serveur
Dégradation dans les canyons
urbains et à l’intérieur des
bâtiments
5.3 Le processus de requête
Mis à part l’utilisation d’un récepteur GPS totalement autonome pour la délivrance de la position, les
autres techniques nécessitent une communication importante vers le prestataire du service. En effet, le
calcul de la position n’est généralement pas réalisé sur le terminal mobile, mais par le prestataire qui
suite à une requête de son client, envoie après calcul la position de celui-ci. L’information n’est donc
pas instantanée et il faut prendre en compte un temps de localisation qui dépend de la solution
technique retenue. La montre les différentes étapes nécessaires à la localisation d’un terminal pour
une technologie de type Cell-ID ou E-OTD.
Abonné
Requête de
localisation
Envoi de la position
Demande des
coordonnées
Envoi des
coordonnées
Fournisseur de service de
localisation
Infrastructure du
réseau mobile
Demande des
paramètres
Requête
Envoi des données
vers le réseau
Figure 4, Processus lors d'une demande de localisation
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La géolocalisation
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5.3.1 Les techniques retenues
Les opérateurs de téléphonie ont différentes possibilités sur la technologie à employer car, parmi les
solutions disponibles, toutes ne présentent ni le même degré d’investissement, ni la même fiabilité
dans le résultat.
Ainsi, Orange et SFR préconisent un service grand public et donc le maintien de la carte Sim
(l’identifiant du compte téléphonique) avec l’utilisation de la technologie Cell-ID. L’investissement
reste alors faible pour les opérateurs, mais c’est au détriment de la précision. Dès lors les applications
de guidage et le positionnement d’urgence sont difficiles. Bouygues Telecom, souhaitant favoriser la
précision, a opté pour une technologie compatible Cell-ID, E-OTD et A-GPS. Toutefois cela implique
un investissement plus important.
En revanche, comme il n’existe aucune normalisation des technologies de localisation, l’utilisation de
ces services risque d’être limitée sur le plan international en fonction de la technologie retenue dans
chaque pays. C’est la raison pour laquelle le LIOF (Location Inter Operability Forum) a été créé dans
le but de parvenir, si possible, à une standardisation des protocoles.
De plus, pour l’instant aucun opérateur ne dispose d’infrastructures pour gérer une localisation de
masse. A cela, il faut ajouter la question du partage des revenus avec les éditeurs de services tiers.
Ceci suppose la mise en place d’un système de facturation ad hoc. Enfin, il n’est pas encore possible
de tracer en permanence ou en temps réel un abonné puisque le réseau actuel n’a pas été conçu pour
cela. Sur le plan économique, certains opérateurs estiment que ces services doivent être gratuits (seul
le temps de communication est décompté aux abonnés). Pour d’autres, en revanche, ils doivent être
surtaxés. Leurs revenus proviendront de l’augmentation du trafic et de la vente des données de
localisation. Dans les relations avec l’éditeur de services tiers, un système - soit de vente à l’acte, soit
d’abonnement, soit encore de forfait- pourrait être instauré. Certains éditeurs souhaitent la mise en
place de services kiosques où l’opérateur facture ces services pour leur compte.
6. Les coûts
Ce paragraphe est un exemple concret des investissements à engager pour effectuer le suivi de mobile.
L’utilisation de ces mobiles à pour objectif le suivi des matières dangereuses embarquées sur des
péniches lors de la traversée du bief parisien Les offres correspondent au suivi de 20 mobiles. Les
sociétés présentent des architectures du type exposées dans le paragraphe 5.1 avec les phases
suivantes :
1. Détermination de la position
2. Envoie les coordonnées vers un poste central
3. Traitement des informations par un logiciel de suivi de flotte
L’étude des coûts associés à la géolocalisation d’un mobile se base sur les devis de trois sociétés qui
proposent des solutions techniques différentes. Chaque phase du positionnement est associée à son
coût respectif. Les sociétés sont les suivantes :
 Galigéo, qui propose un logiciel de suivi associé à un positionnement par Cell-ID proposé par
Orange.
 Virtual Computer, qui propose également un logiciel de suivi associé à un positionnement
Cell-ID ou GPS.
 CGX, qui propose une offre globale avec un logiciel de supervision et le positionnement par
GPS.
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6.1 Le coût du positionnement
6.1.1 Technologie Cell-ID
Les coûts de la technologie de positionnement Cell-ID sont calculés sur la tarification de Orange qui
est la suivante :
nombre de requêtes Prix HT en €
mensuelles
Abonnement mensuel
100
1
100,08
2000
260
30000
2500
50000
4100
500000
40100
1000000
80100
1500000
120100
Le graphique suivant représente le nombre de requêtes en fonction de la fréquence d’interrogation
voulue. Le calcul se base sur l’utilisation de chaque mobile pendant 10 jours ouvrables sur le mois.
Nom bre de re quê te s m e ns ue lle s pour 20 m obile s
80000
70000
Nbre de requêtes
60000
50000
40000
30000
20000
10000
0
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Fréquence d'interrogation en mn
La fréquence retenue pour le positionnement du mobile est toutes les minutes, ce qui correspond à
72000 requêtes de positionnement Cell-ID dans le mois soit un coût de 4045€ HT mensuel.
6.1.2 Technologie GPS
Les coûts pour l’acquisition d’un terminal GPS sont estimés quant à eux, à 200€ HT et ne nécessitent
pas de frais d’exploitation supplémentaires contrairement à la technologie Cell-ID où chaque requête
est payante. Soit pour 20 mobiles : 4000€.
6.2 Les coûts de communications
Pour toutes les offres, les coûts relatifs aux communications entre le mobile et le poste central ne sont
pas pris en compte. Il s’agit d’un abonnement pour un téléphone mobile avec un forfait data. Il est
conseillé d’utiliser la technologie GPRS qui permet un débit plus important et une diminution des
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coûts dus à la tarification au volume échangé. Les coûts pour un abonnement de ce type pour 20
mobiles sont les suivants :
20 téléphones+abonnement pour ces 20 mobiles
mois
Prix HT en €
0
3000
1
3300
6
4800
12
6600
24
10200
36
13800
48
17400
6.3 Les coûts du logiciel de suivi de flotte
La société Galigéo permet l’acquisition ou la location du logiciel. Des développements peuvent être
nécessaires pour intégrer de nouvelles fonctionnalités spécifiques au suivi de matières dangereuses
telles que des alarmes lors de l’arrêt prolongé du navire. Ces coûts supplémentaires de développement
sont estimés par la société Galigéo à 15000€. Sinon les coûts des logiciels (hors coûts de
développement) sont les suivants :
Coût HT du logiciel pour 20 mobiles en €
Galigeo
mois
0
1
6
12
24
36
48
achat
5700
5700
5700
5700
5700
5700
5700
location
2000
2400
4800
9600
19200
33600
52800
CGX
Virtual computer
0
5200
31200
62400
124800
187200
249600
700
1000
2500
4300
7900
11500
15100
Le coût est nettement supérieur pour la société CGX car cela comprend aussi les frais de
positionnement. Il s’agit d’une offre globale.
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Coût du logiciel de suivi
Galigéo en achat
Galigéo en location
Virtual computer
CGX
60000
50000
prix
40000
30000
20000
10000
0
0
6
12
18
24
Mois
30
36
42
48
6.4 Les coûts totaux
Il s’agit de prendre en compte tous les frais pour l’utilisation d’une technologie de géolocalisation
pour une flotte de 20 mobiles avec les hypothèses retenues précédemment.
Coût total HT en €
Galigeo
Société
Technique
mois
0
1
6
12
24
36
48
Cell-Id
CGX
GPS
Acquisition Location Acquisition
8700
5000
12700
13043
9743
13000
34760
33860
14500
60821
64721
16300
112942
126442
19900
165062
192962
23500
217183
264283
27100
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Location
9000
9700
13600
20200
33400
51400
74200
20/22
GPS
7000
12500
40000
73000
139000
205000
271000
Virtual Computer
GPS
Cell-Id
Acquisition
7700
3700
8300
8343
11300
31560
14900
59421
22100
115142
29300
170862
36500
226583
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Version : 1.0
La géolocalisation
Galigeo acquisition+Cell-ID
Virtual Computer+Cell-ID
Galigeo acquisition+GPS
Virtual Computer + GPS
Galigeo location+Cel-ID
CGX
100000
90000
80000
Coût total en €
70000
60000
50000
40000
30000
20000
10000
0
0
3
6
9
12
Mois
15
18
21
24
Comme le montre la figure précédente, l'utilisation de la technique GPS est nettement plus
avantageuse que la technique Cell-ID. En effet, le positionnement GPS ne nécessite aucun coût
supplémentaire de fonctionnement mais uniquement un coût d'investissement relativement faible par
rapport au gain réalisé lors de l'exploitation. Le prix d'une requête pénalise fortement la technique
Cell-ID qui permet cependant d'assurer un suivi de flotte continue : le GPS fait notamment défaut lors
des passages sous les ponts. Le choix de l’acquisition ou de la location du logiciel dépend des
contraintes et des possibilités du service. Malgré un léger surcoût, le choix de la location peut s’avérer
intéressant. Le service est alors maintenu 24/24 avec une équipe d’intervention sur les serveurs ; les
mises à niveau sont assurées et cela permet une grande flexibilité si des évolutions sont requises.
6.5 La technologie AIS
L’utilisation de la technologie AIS, développée pour le domaine maritime, aurait un coût
d’investissement pour effectuer le suivi de 20 mobiles qui est le suivant :
Technologie AIS
Qté
Prix unitaire Total
Base AIS
1
35000
35000
Transpondeur
20
17000
340000
mobile
Logiciel
1
50000
50000
425000
Total AIS
Au regard du seul coût d’investissement, cette technologie engendre des coûts nettement plus élevés
avec une flexibilité moindre en terme d’évolution. Contrairement à la technique GPS qui va bénéficier
de Galiléo (apport de nouvelles fonctionnalités), la technique AIS nécessitera des coûts importants
pour une évolution du matériel déjà acquis à un coût élevé.
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7. Conclusion
La mise en place d’un dispositif de suivi de flotte deviendra rapidement obligatoire pour toutes les
organisations qui interviennent régulièrement auprès des usagers ou qui travaillent en dehors de leurs
propres infrastructures. En effet, ce dispositif améliore considérablement la qualité des interventions
grâce à l’amélioration du temps de déplacement, à l’optimisation des tournées, et au suivi en temps
réel depuis un poste central des moyens engagés sur le terrain.
Différentes technologies sont disponibles actuellement pour assurer le suivi de flotte, mais au regard
des coûts d’exploitation, la technologie GPS semble être la plus avantageuse car son utilisation est
gratuite. Or le coût d’exploitation provient essentiellement du nombre de requête de positionnement
demandée. De plus, le positionnement par satellite sera prochainement renforcé par la constellation
européenne galileo qui proposera des services supplémentaires. Les coûts de communication, quant à
eux, profitent de l’apparition de la technologie GPRS et de la forte diminution des coûts pour le
transfert de données.
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