Nettverksarkitektur for heterogene mobile taktiske kommunikasjonsnettverk

Abstract

Fremtidige militære kommunikasjonsnettverk vil trolig i større grad bestå av flere ulike typer radionettverk med ulike egenskaper. Sammenkobling av disse ulike radionettverkene muliggjør bedre utnyttelse og økt robusthet. I senere tid er det foretatt flere initiativ hvor enkeltsystemer slik som Satellite On The Move (SOTM) og Long Term Evolution (LTE) er testet for å gi økt kapasitet til Forsvaret. Disse nettverkene med flere vil være viktige, og vil ha sine fordeler innen hvert sitt enkeltområde i Forsvaret. En konsekvens av slike initiativ er at det i fremtidige operasjoner trolig vil bli mange forskjellige radionettverk for å dekke forskjellige behov. Behov kan være slik som lang rekkevidde, kort tidsforsinkelse, høy kapasitet, og interoperabilitet med andre nasjonale enheter eller nasjoner. Det er derfor ønskelig og viktig at ulike nettverk kan kobles sammen til et felles nettverk. Et sammenkoblet nett som består av forskjellige radioteknologier vil kunne gi tilgjengelighet over avstand, øke den totale tilgjengelige kapasiteten og gjøre kommunikasjonen mer robust mot både vanskelig terreng og jammeforsøk. Prosjektet «Nettverksarkitektur for heterogene mobile taktiske nettverk» har utarbeidet en metode som møter utfordringene ved sammenkobling av militære radionettverk. Forsvaret har, og vil også i fremtiden operere radionettverk med store ulikheter. Eksempler på ulikhet kan være forskjell i datarate fra noen få kilobits per sekund (kbps) til gigabit per sekund (Gbps) eller rekkeviddeforskjeller fra noen få hundre meter til titalls kilometer. En utfordring er å få til riktig avveiing mellom signaleringstrafikken som må gå i disse nettverkene for å opprettholde riktig bilde av topologien til nettverket, og gjenværende kapasitet til radioteknologiene i det sammenkoblede nettverket. Et viktig krav til metoden prosjektet har utarbeidet var at radionettverk med lav kapasitet også skulle kunne være en del av det sammenkoplede felles nettverket, da disse i dag er en av de viktigste radioteknologiene for landstyrker. Radionettverk med lav kapasitet har lang rekkevidde og vil i mange sammenhenger bli brukt som bindeledd mellom nettverk med høyere kapasitet. Et annet krav til metoden var å støtte styring av datatrafikken i nettverket med hensyn på tilgjengelig kapasitet og kvalitet på de forskjellige veiene gjennom nettverket (traffic management). Det er også lagt vekt på muligheten for styring av trafikk basert på operasjonelle behov. Metoden støtter mulighet for å kunne omprioritere bruken av nettverket underveis i en operasjon. Denne rapporten gir en overordnet beskrivelse av fordelene Forsvaret vil ha av å sammenkoble nettverk. Med sammenkoblede nett vil Forsvaret imøtekomme fremtidige behov for robust samhandling over mobile nettverk. Vi skisserer et rammeverk for en søketeknikk som kan skreddersys til å finne veier i nettverket basert på operasjonelle behov og dataflytens krav til tjenestekvalitet. Metoden har en viktig egenskap i å kunne styre mye av signaleringstrafikken vekk fra nettverk med lav kapasitet og tillater dermed at disse nettverkene kan være en del av det sammenkoblede nettverket.

Future military communication networks will probably consist of several different types of radio networks with different properties. By linking various radio networks, we will enable better utilization and increase the network robustness. More recently, there have been several initiatives in which individual systems, such as Satellite On The Move (SOTM) and Long Term Evolution (LTE), have been tested, in order to provide increased capacity. The individual networks will be important and have their advantages in their individual areas. One consequence of these initiatives is that future military operations are likely to consist of many different radio networks in order to meet the different needs. Different needs can be long range, short latency, high capacity, and interoperability with other national units or nations. It is therefore desirable and important that different networks can be connected to form a common network. An interconnected network consisting of different radio technologies will be able to provide availability across distance, increasing the total available capacity and enable robust communications against both difficult terrain and jamming attempts. Within the project «Nettverksarkitektur for heterogene mobile taktiske nettverk» a method has been developed that meets the challenges of linking military radio networks. Present and future military communication radio networks will operate radios with disparities, both in terms of mobility and data rate. The inequality may consist of differences in data rate from a few kilobits per second (kbps) to gigabit per second (Gbps) or differences in range from a few hundred meters to tenths of kilometers. A major challenge is the tradeoff between the amount of signaling traffic required to maintain an accurate picture of the network topology, and the remaining available capacity of the different radio technologies in the interconnected network. An important requirement of this project has been to include low capacity radio networks in the common network, since they are one of the main radio technologies for land forces and will often act as a bridging point between networks with higher capacities. Another requirement was to support the ability to select traffic paths depending on application requirements and available network capacity (traffic management). The possibility of controlling traffic based on operational needs was also emphasized. The method supports the ability to re-prioritize the use of the network resources during an operation, and block and filter traffic based on network policing. This report provides a general description of the benefits that the Norwegian defense can have by interconnecting networks to meet future needs for robust interactions over mobile networks. It outlines a search technique that can be tailored to find network routes based on the requirements of the military operation and its data applications. The method is able to offload signaling traffic from very low capacity networks and can thus allow these networks to be part of the interconnected network.