Sign In

Tieto kulkee tulevaisuudessa avaruuden kautta

17.1.2020

Tulevaisuuden tietoliikennejärjestelmä on moniulotteinen kokonaisuus, jossa 5G-mobiiliverkot yhdistyvät avaruuden ja matalan kiertoradan satelliittiverkkoihin. Joustavia ja luotettavia yhteyksiä ja tehokasta tiedonsiirtoa voidaan hyödyntää erityisesti liikkuvissa kohteissa sekä harvaan asutuilla alueilla, visioidaan VTT:n tuoreessa "5G and Beyond for New Space" -julkaisussa.

Visio tietoliikenteen tulevaisuudesta on syntynyt VTT:n, Euroopan avaruusjärjestö ESAn ja kahden saksalaisen tutkimusorganisaation yhteistyönä. – VTT:llä on näkemystä siitä, mitä tietoliikenteessä tulevaisuudessa tarvitaan sekä kyky toteuttaa näitä teknologioita. Yhteistyö osoittaa luottamusta osaamiseemme, sanoo VTT:n avaruustutkimusta koordinoiva Marko Höyhtyä.

Luotettavat yhteydet maalla, merellä ja ilmassa

5G-mobiiliverkot ja niihin yhdistetyt satelliittiverkot soveltuvat käyttökohteisiin, joihin perinteiset yhteydet eivät riitä. Tällaisia ovat monet liikkuvat järjestelmät autoista laivoihin ja lentokoneisiin sekä erilaisiin työkoneisiin tai teollisuuden laitteisiin.

Maanpäälliset yhteydet voivat palvella näitä järjestelmiä esimerkiksi satama-alueella tai lentokentällä, mutta kauempana rannasta tai ylhäällä taivaalla niiden rinnalle tarvitaan satelliitteja ja droneja.

Hyvät ja kaikissa olosuhteissa toimintavarmat tietoliikenneyhteydet mahdollistavat muun muassa autonomiset ajoneuvot, itseohjautuvan laivaliikenteen tai erilaisten työkoneiden etäkäytön myös vaikeapääsyisissä kohteissa.

Hyötyjinä harvaan asutut alueet

5G-mobiiliverkon ja satelliittiverkkojen yhdistäminen hyödyttää harvaan asuttuja seutuja. Arktiselle alueelle tai erämaihin ei kannata rakentaa kattavaa maanpäällistä verkkoa, mutta satelliittien avulla tiedonsiirto voidaan varmistaa myös näissä kohteissa.

Viranomaiset ovat yksi keskeinen käyttäjäryhmä tulevaisuuden tietoverkoille. Uudet yhteydet tarjoavat vaihtoehdon viranomaisverkoille, joiden heikko tiedonsiirtokapasiteetti rajoittaa esimerkiksi kuvien tai videon välittämistä. Tulevaisuudessa esimerkiksi raja-alueelta kerättyä sensoridataa voidaan välittää satelliitin avulla valvomoon ja lähettää tarvittaessa drone selvittämään tilannetta.

– Dronet ja satelliitit voivat myös kuvata ympäristöä ja toimittaa sieltä dataa, jonka avulla viranomaiset voivat tunnistaa vaaratilanteita. Näin he voivat reagoida vaikkapa alkavaan metsäpaloon nykyistä nopeammin. Toisaalta satelliitit tarjoavat apua ja varayhteyksiä tilanteissa, joissa tulipalo, maanjäristys tai muu luonnonkatastrofi on tuhonnut kiinteitä verkkoja.

Tutkimus vie kohti visiota

Vision toteutumiseen liittyy teknologisia haasteita, joita voidaan ylittää tutkimuksen avulla. Esimerkiksi optiset yhteydet ovat lupaava teknologia, jota hyödynnetään toistaiseksi vain vähän. Optiset yhteydet kuluttavat niukasti tehoa, siirtävät dataa nopeasti ja soveltuvat muun muassa satelliittien väliseen tiedonsiirtoon. Näiden hyötyjen saavuttamiseksi teknologiaa on kehitettävä edelleen.

Toinen moniulotteisen verkon haaste liittyy älykkääseen reititykseen. Järjestelmän pitäisi pystyä valitsemaan kuhunkin käyttötarkoitukseen sopiva, luotettava ja oikean hintainen reitti automaattisesti. Lisätietoa tarvitaan myös häiriönhallinnasta, yhteyksien toiminnasta eri taajuusalueilla sekä moniulotteisen järjestelmän tietoturvasta.

– Haasteet antavat näkökulmaa siihen, mihin tutkimusta tulisi suunnata ja miten teknologiaa on tarpeen kehittää, Höyhtyä sanoo. – Lisäksi tietoliikenneverkkojen kehittämisessä on huomioitava kansainvälinen säännöstely sekä kaupallinen aspekti. Järjestelmän on houkuteltava riittävästi kaupallisia palveluita, jotta visiomme mukainen kokonaisuus voisi toteutua. Kaikki merkit viittaavat siihen, että tämä on mahdollista.

Visiopaperi "5G and Beyond for New Space: Vision and Research Challenges" esiteltiin kansainvälisessä ICSSC-konferenssissa Japanissa marraskuussa 2019 ja löytyy linkin takaa.

VTT:n avaruustutkimusta esitellään laajemminkin Finnish Satellite Workshop -tapahtumassa Espoossa 20.-22.1.2020.