Telekommunikasjon i morgendagens Forsvar. Foto: FMS

Transkript

1 FFI-FOKUS F o r s v a r s f a g l i g t i d s s k r i f t u t g i t t a v F o r s v a r e t s f o r s k n i n g s i n s t i t u t t n d o e v s e m b e r Telekommunikasjon i morgendagens Forsvar 5 Foto: FMS

2 2 Samband i et nettverksbasert forsvar: Sivile løsninger må tilpasses militære behov Forsvaret har et problem. Mangelen på tekniske løsninger begrenser bruken av IT-systemer. Nå skal Forsvaret knyttes sammen til ett nett. Utfordringen blir å forsøke å tilpasse morgendagens sivile, Internett-baserte løsninger til Forsvarets behov. Av forskerne Torleiv Maseng og Knut Øvsthus, FFI De siste 20 årene har tele- og IT-ekspertene hatt oppmerksomheten rettet mot det sivile markedet. Store ressurser er brukt på å utvikle datanett og mobilkommunikasjon. Den økonomiske gevinsten av arbeidet var lenge formidabel. Men så sprakk IT-boblen. Nettoperatørene skjønte plutselig at de måtte ta hensyn til hva markedet var villig til å betale for, ikke bare hva ingeniørene kunne lage. Nå innser mange at det ikke nødvendigvis er teknologien som avgjør suksessen, men om man kan tilpasse seg markedets behov. Spesielle tilpasninger I Forsvaret er problemet et annet. Her er det mangelen på tekniske løsninger som begrenser bruken av IT-systemer. Forsvarets utfordring er derfor å tilpasse morgendagens sivile Internett-baserte løsninger til et nett som knytter Forsvaret sammen. Dette nettet skal gjøre det mulig å operere på en raskere og mer effektiv måte. Det er dette som kalles et nettverksbasert forsvar (NbF). Det er mye å velge mellom av sivil teknologi. Men vi trenger spesielle tilpasninger, fordi det militære og det sivile har forskjellige behov og ulik historikk. Internett er et eksempel på en teknologi som ble utviklet for militært bruk. Teknologien fikk et enormt gjennomslag i det sivile markedet. Sivile løsninger skummet fløten av militær utvikling frem til 1980-årene. Nå mener mange at militære systemer bør kunne skumme fløten av sivile løsninger. Hvordan kan de sivile løsningene tilpasses militære behov? Militær produktutvikling? Datamaskiner og mobiltelefoner blir stadig mer avanserte. Utstyret faller i pris og blir enklere å bruke. Apparatene får stadig flere tjenester (Internett, e-post, WAP, MMS og mer). Det er nærliggende å tro at Forsvaret kan klare seg med å kjøpe slikt utstyr over disk. Men slik er det ikke uten videre. Militært utstyr må kunne overleve selv om flere enheter blir satt ut av spill. Vi kan ikke tillate det som for eksempel skjedde våren 2003, da Net- Coms mobilsystem ble lammet i flere timer på grunn av regnvann i en telefonsentral. Eller det som skjedde da en gravemaskin ødela en kabel og satte telefonene på Sørlandet ut av drift. Det man i det sivile samfunn kaller telekommunikasjon, er i Forsvaret kalt samband. På flere områder er systemene helt forskjellige. NbF krever en ny organisasjon, tilpasset de nye mulighetene. Programvare og tjenester må skreddersys for den organisasjonen som skal betjenes. Samtidig må sambandet alltid være på plass. I denne artikkelen vil vi kun berøre sambandet i et norsk nettverksbasert forsvar, kommunikasjonsinfrastrukturen er omtalt i forrige FFI-FOKUS 4/03. Norsk forsvarsindustri Det norske Forsvaret bruker rundt 1,6 milliard kroner per år på IT og telekommunikasjon. Drifts- og vedlikeholdsutgiftene er to-tre ganger så store. Thales Communications og Kongsberg Defence Communications (KDC) har over

3 halvparten av disse leveransene. Begge bedrifter har en eksportandel på mer enn femti prosent. Norsk forsvarsindustri er blant Natos ledende leverandører av utstyr som støtter Nato-godkjente standarder. Tadkom Forsvarsindustrien i Norge har sammen med Forsvarets forskningsinstitutt (FFI) bidratt til å skaffe Norge et av verdens beste taktiske sambandsnett. Det heter Tadkom. Systemet eneleveres av Thales og KDC til Nato og til det svenske forsvaret. Tadkom støtter taletjenester og pakkedata (se egen faktaboks side 6). Dette er basert på den mest utbredte standarden for slikt utstyr: EUROCOM. Gjennom et norsk produkt, Tadkom gateway, kan dette taktiske nettet kobles sammen med Forsvarets digitale nett. Det er fastnettet for Forsvarets stasjonære installasjoner. Gatewayen muliggjør felles tale- og datatjenester i de to nettverkene (se faktaboks neste side). 3 Ett nett. Bildet over viser Nato-hovedkvarteret i Bosnia. Sambandet består av mange systemer (DECT, IDN, SDH og systemer med ulik gradering), som har sine egne styringssystemer. Målet er at alle disse funksjonene betjenes av ett nett. (Foto/illustrasjon: Nato/FFI)

4 4 De taktiske sambandssystemene som Forsvaret har i dag, ble utviklet for helt andre behov. De vil bare i begrenset grad kunne dekke fremtidens behov. Noen delsystemer vil fortsatt kunne brukes. Men systemene må utvikles videre og gis høyere kapasitet. Dagens utstyr holder ikke Å innføre et nettverksbasert forsvar krever en oppgradering av sambandsmateriellet. På taktisk side må infrastrukturen omfatte en større del av organisasjonen helt ned til de enkelte kjøretøy, fartøy og soldater. Til dette trenger Forsvaret utstyr som ikke finnes i dag. I arbeidet med å utvikle Hærens nye taktiske kommando- og kontrollsystem er det identifisert et behov: Det trengs økt kapasitet for overføring av data innad i kommandoplassen. Behovet gjelder oppbygging og distribusjon av stridsbildet, kopiering av databaser, overføring av tale/telefoni og kanskje video. Samtidig er det et sterkt ønske om spredning av kjøretøy- MRR. Multirolle-radioen er produsert av Kongsberg Defence Communications og videreutviklet til en mindre og lettere versjon: Lett feltradio. Nylig er denne solgt til Ungarn, i sterk konkurranse med andre ledende forsvarsindustrier. (Foto: FMS) f a k t a Et norskutviklet, taktisk nett Tadkom består av mobile digitale sentraler som danner et maskenett med duplikat-veier. Overføringen skjer via UHF ( MHz)- og SHF ( GHz)-radiolinjer med rekkevidde fra 1 til 50 km. I tillegg brukes kabler som rulles ut til brukernes utstyr. Deres utstyr tilfredsstiller EUROCOM. Ved hjelp av ulike versjoner av multirolleradioen (MRR) oppnås mobil radioforbindelse for den enkelte soldat, kjøretøymontert radio og som et sambandsknutepunkt. Gatewayen er også laget slik at det er mulig å koble sammen andre nasjoners taktiske nett, ved å benytte de internasjonale standardene ISDN PRA, STANAG 4206 og EUROCOM GW. Dette norskutviklede nettet er derfor godt forberedt for bruk i internasjonale operasjoner. I figuren er en av sentralene forbundet med en Gateway. Den knytter det taktiske og det faste nettet sammen. Gatewayen er viktig. Grunnen er at signaloverføring og komprimering av talesignaler er forskjellig i de to nettene.

5 er og større bevegelsesfrihet. Men dagens anskaffelser har ingen store ambisjoner om høy mobilitet. Anskaffelsene vil i stor grad bli basert på trådbundne sambandssystemer mellom kjøretøyene. Grunnen er at det ikke eksisterer noen tilgjengelige løsninger for trådløs kommandoplass med høy kapasitet. Soldatsamband i lokalt område Både Luft- og Sjøforsvaret har behov for samband mellom mobile enheter, slik som spesialstyrker og jegere. Disse har behov for et sambandssystem innenfor et lokalt område. Spesielt vil den økte fokuseringen på internasjonale operasjoner kunne tvinge frem en større satsing på soldatmodernisering. Derfor har FFI allerede gjennomført et prosjekt for soldatutstyr, med vekt på vinterforhold. Det er utviklet et enkelt prøvesystem for høykapasitetssamband mellom soldater i et lag. Større mobilitet enn tidligere Forsvarets taktiske operasjoner vil bli preget av atskillig større mobilitet enn tidligere. Kommandoplasser og ressurser som i dag er samlet, vil bli spredt for å redusere sårbarheten. Samtidig vil det bli innført datamaskinassisterte systemer som er avhengige av informasjonsutveksling for å oppnå ønsket effektivitet. Krav til høy kapasitet De norskutviklede militære radioene Multirolle radio (MRR) og Lett feltradio (LFR) er designet for lang rekkevidde, stort bruksområde og robusthet mot elektronisk krigføring og omtales derfor av mange som verdens beste radio. Men disse radioene har relativt lav kapasitet. LFR vil få mange av MRRs egenskaper, men vil være lett bærbar og få kortere rekkevidde. Ingen av disse radioene egner seg for et lokalnettsamband hvor rekkevidden kan være kort, men hvor kravet til kapasitet er relativt høyt. Et eksempel er behovet for et mobilt lokalnett som skal overføre mye informasjon mellom en gruppe kjøretøyer og enkeltsoldater som opererer i et område på opp til 1-2 km. Soldatene må kunne forflytte seg raskt. Det krever et trådløst nett. Slike systemer eksisterer ikke i dag. NbF-grid-prosjektet på FFI Forsvarets forskningsinstitutt har fått i oppdrag å produsere forskningsresultater som skal bidra til å realisere et samband i et nettverksbasert forsvar, også kalt NbF-grid-prosjektet. Etter hvert som resultatene blir klare, vil det bli lettere for Forsvaret å gjøre de riktige investeringene og forhindre at vi bruker penger på blindspor. NbF-grid-prosjektet skal først definere arkitekturen (utformingen) på det nettet vi ønsker å få i fremtiden. Dette vil være en grov skisse som skal hjelpe oss å komme raskt frem mot målet. Prosjektet skal følge flere parallelle løp. Det skal sikre at Forsvaret får anbefalinger til rett tid, at industrien er med på løpet, og at vi får satt i gang nødvendig forskning og utvikling. Et viktig mål vil være å avdekke de områdene hvor vi trenger slik innsats. Vi trenger også å avklare hvilke teknologier som kan brukes uten modifikasjoner. LFR. Lett feltradio slik den ble levert til FIST/ H i juni LFR er kompatibel med MRR i talemodus og for synkron dataoverføring. (Foto: KDC) Kontinuerlig utvikling NbF-nettet vil være i kontinuerlig utvikling. Dagens raske endringer i kommunikasjon og data gjør det ikke mulig å vente på den endelige løsningen. Det blir som å utsette PC-kjøpet et år til, fordi man venter på den ultimate modellen. Forsvaret har ikke tid å vente. Vi må finne ut når det er lurt å skrote gammelt materiell for å investere i nye komponenter. Samtidig bør 5

6 6 f a k t a overgangen fra dagens løsninger skje via færrest mulige mellomledd. Når nytt utstyr blir introdusert i nettet, vil det påvirke nettets virkemåte. Eksempler på dette er tidsforsinkelser og køproblemer. Nettet skal håndtere våpensystemer hvor sekunder er helt avgjørende. Men systemet må også ta hånd om matbestillinger, hvor noen minutter fra eller til ikke spiller noen rolle. Nettet må altså kunne forskjellsbehandle. IP-teknologi IP gjør nettdesign mulig men ikke nødvendigvis enklere. Internett protokollen (IP) er språket eller rettere forklart, det regelsettet som brukes når datamaskiner skal kommunisere med hverandre, for eksempel sending av e-post. I møte med NbF-nettet vil noen kanskje drømme seg tilbake til dagens nett og tenke at alt var så mye enklere før. Grunnen er at NbF-nettet skal støtte og realisere nye applikasjoner. Det skal tilby en dynamikk som ikke finnes i dagens nett. I NbF-nettet gjør vi dette ved å bygge en felles nett-infrastruktur, basert på IP-teknologi. IP-teknologien vil tildele ressurser til de ulike applikasjonene. Linjer eller pakker? Dagens Tadkom (norskutviklet taktisk sambandsnett) er basert på en linjesvitsjet teknologi. En forbindelse mellom to noder må etableres før kommunikasjonen kan begynne. I et rent linjesvitsjet nett vil det være en fast forbindelse. Hvis det blir en pause i talen, kan ikke nettet utnytte denne pausen til å sende annen trafikk. Vi kan vanligvis heller ikke dra fordel av bare én part snakker om gangen. Datapakke-baserte nett sender bare informasjon ved behov. Dette gjør det mulig å multiplekse sette sammen pakker fra ulike applikasjoner. Internett er et eksempel på et pakkebasert nett. Internettets suksess er basert på multipleksing av svært mange pakker. Det er ikke nødvendig å reservere en egen forbindelse fra til din datamaskin for at du skal kunne se Disneys hjemmeside. Mange subnett Ved å avgrense oppgavene, blir det lettere å håndtere problemene. Dette kan gjøres ved for eksempel å bryte ned store nett i mange underliggende nett -- subnett. Internett består for eksempel av en rekke subnett. De eies og drives av ulike aktører, og aktørene kan oppgradere sine nett uten at alle andre subnett må endres. Forsvarets sambandsnett vil også bestå av ulike subnett. Valg av grensesnitt kan ha innflytelse på totalytelsen. En oppgave for NbFgrid-prosjektet på FFI er å foreslå en nettdeling som gjør at nettet har tilstrekkelig ytelse og funksjonalitet. Lagdelt løsning Sambandet skal støtte/bidra til en rekke tjenester som tale, video, tidskritiske data og mer. Våpensystemer, logistikksystemer, videokonferanser ol. vil også kunne bruke disse tjenestene. Et nett vil bestå av flere lag med protokoller (regelsett). Protokollene etableres fordi de ulike teknologiene har ulike egenskaper. Et fiberoptisk nett har for eksempel helt andre egenskaper enn et radiobasert nett. Det samme gjelder adressering av datamaskiner på Internett, og forhandlinger om hvilken frekvens to kommunikasjonsnoder skal bruke i et radionett. Disse oppgavene utføres av ulike lag, med tilhørende protokoller. Gradvise oppgraderinger Internett-teknologien og optisk kommunikasjon har hatt en enorm utvikling. Siden disse teknologiene løser problemer på ulike lag i nettet, og er uavhengige av de andre lagene, kan operatørene gradvis oppgradere dem. Utviklingstakten hindres ikke lenger av at all teknologi må skiftes ut ved enhver oppgradering. NbF-grid-prosjektet skal også foreslå hensiktsmessig oppdeling i subnett, samt lagdeling og hvilke oppgaver de ulike lagene skal ha. Dette er en krevende oppgave. Enklere å skille funksjoner Oppdelingen av nettet i ulike lag gjør det enklere logisk å skille ulike funksjoner som mobilitet, beskyttelse, kringkasting av meldinger og lignende. Et eksempel er mobil-ip-protokollen, som sørger for fortsatt operasjon selv om en terminal endrer posisjon i nettet.

7 Basert på tidligere forskningsaktiviteter ved FFI, anbefaler vi å studere metoder for å forskjellsbehandle trafikk i nettet (engelsk betegnelse: QoS Quality of Service), rutevalg i ad-hoc-nett, styring av datatrafikk og mobilitet. Kommersielle IP-baserte nett har standardiserte løsninger for enkelte av funksjonene. Men i noen tilfeller lar disse seg ikke kombinere med andre løsninger, for eksempel av sikkerhetsgrunner. Dette nettet må kunne skille mellom ulike tjenestebehov. Nettkontrollen skal fungere automatisk, uavhengig av nettoperatører. Kontrollen kan ikke være avhengig av én enkelt enhet. Kontrollen må altså distribueres mellom enhetene. Anbefaling av løsninger for funksjonalitet i militære nett vil være viktige resultater fra NbF-grid-prosjektet. Utstyr fra andre land Vi må samarbeide med våre allierte. Derfor har Forsvaret i alle år prøvd å standardisere løsninger slik at alle lett kan kobles sammen. Likevel viser det seg at det er vanskelig å kombinere militært utstyr fra ulike nasjoner. I fremtiden forventer vi at Forsvaret oftere vil måtte gjøre en innsats sammen med andre land. Dette stiller strengere krav til at vårt utstyr skal fungere sammen med andres. Sikkerhet en stor utfordring Det er spesielt sikkerheten som gjør det vanskelig å samarbeide med andre. Det er mange sikkerhetskrav i militære nett. Eksempler er legitimasjon, integritet, hemmelighold og sikker trafikkavvikling. Disse er ofte basert på nasjonale krav som forlanger full suverenitet over nettet og informasjonen som flyter i det. Dette er en utfordring. Det er besnærende å kreve denne sikkerheten på brukersystemnivå, fordi det tilsynelatende forenkler problemet. Sikker trafikkavvikling fordrer imidlertid at det underliggende nettet beskyttes mot manipulasjon. Det norske Forsvaret står overfor store investeringer for å omstille seg til et operativt nettverksbasert forsvar. Dette bistår vi Forsvaret med. NbF-grid-prosjektet vil bli et av de største på FFI. Det skal gå over tre år. Betydelige midler er stilt til disposisjon. For å lykkes er det nødvendig med et nært samarbeid med industrien, samtidig som vi må bemanne prosjektet med de dyktigste folkene på området. Vi mener det er mulig å få dette til. 7 f a k t a Norsk telekom-industri i historisk perspektiv Moderne militær kommunikasjon i Norge ble unnfanget tidlig på 1970-tallet. Da utførte FFI en studie av neste generasjons taktiske telekommunikasjonssystem, i samarbeid med Hæren. Til forskjell fra tidligere manuelle systemer ble dette basert på digital elektronikk og mikroprosessorer. Resultatet ble de systemene vi i dag kjenner som Tadkom (Taktisk digitalt kommunikasjonssystem) og FDN (Forsvarets digitale nett). I starten var dette linjesvitsjede systemer primært brukt til telefoni. Senere har dataoverføring blitt mer utbredt og systemene har også fått pakkesvitsjing. Systemene er basert på digitale svitsjer (knutepunkter) bundet sammen av radiolinjer i et maskenett. Det gjør dem mer robuste og øker overlevelsesevnen. Senere er fiberoptisk overføring innført i FDN, mens Tadkom (som er et mobilt system) fortsatt er basert på radiolinjer. Gjennom utviklingen av Multirolle radio (MRR) og senere Lett feltradio (LFR) har Tadkoms brukere også fått en radiobasert mobiltilknytning. Norsk industri har i mange år ligget langt fremme innenfor militær telekommunikasjon. Tadkom og FDN ble utviklet i Norge av det som den gang var Standard Telefon og Kabelfabrikk (STK) og EB Forsvar. Disse industrimiljøene har overlevd mange eier- og navneskifter. Miljøene heter i dag Thales Communications og Kongsberg Defence Communications.

8 ARTIKKELFORFATTERE FFI-FOKUS nr 5 november 2003 design FFI - trykk PDC Tangen opplag 4000 ISSN FFI-FOKUS FFI FOKUS er Forsvarets forskningsinstitutts tidsskrift for forsvarsfaglige emner. Tidsskriftet skal dekke hele bredden av FFIs forskning - fra forsvarsplanlegging og sikkerhetspolitikk til militærteknologiske forhold. Tidsskriftet er et ledd i instituttets satsning på forskningsformidling. Målgruppen er i tillegg til Forsvaret, vår nasjonale ledelse, industri, mediene, utdanningssteder og samfunnet for øvrig. Målsetningen er å opplyse om, vekke interesse for og skape debatt rundt våre mange forskningsområder. FFIs forskning er direkte knyttet mot Forsvarets viktigste utfordringer, både dagens og fremtidens. I hver enkelt utgave belyser forskere ved instituttet derfor aktuelle og viktige temaer som i særlig grad har betydning for de utfordringer Forsvaret står overfor i årene som kommer. En elektronisk utgave av tidsskriftet legges ut på våre internettsider, ofte sammen med utfyllende rapporter og annet materiale. Har du spørsmål om FFI FOKUS? Ta kontakt med oss via e-post. Paul Narum Administrerende direktør, FFI Torleiv Maseng (f. 1946) er sivilingeniør i radioteknikk fra NTNU Han har blant annet arbeidet med GSM-utvikling og standardisering ved SINTEF på 80-tallet og var teknisk sjef i NetCom GSM under oppstarten i to år. Videre ble han professor i radiokommunikasjon ved Universitetet i Lund i Sverige. I 1996 begynte han som forskningssjef ved FFI ved avdeling for elektronikk med ansvar for samband, radar, ESM, EK og datasystemer. Knut Øvsthus (f. 1958), sivilingeniør (NTH), dr.scient (UiO), har jobbet med forskning innen telekom-munikasjon fra 1987 ved Telenor FoU og fra 2001 ved Forsvarets forskningsinstitutt. Der er han nå prosjektleder for prosjektet NbF-Grid. KONTAKTINFORMASJON Forsvarets forskningsinstitutt Postboks 25, 2027 Kjeller E-post: ffi@ffi.no Telefon: Militært nummer FFIs internettside: E-post til Fokus: fokus@ffi.no