För att säkerställa effektiv radiokommunikation kräver Försvarsmakten tillgång till ett tillräckligt stort frekvensspektrum. Men utrymmet är begränsat och behovet av kommunikation växer. Forskare vid FOI undersöker nu möjligheten att använda spektrumet mer flexibelt.
Frekvensspektrumet är en begränsad resurs och tillstånd för användning delas ut av myndigheter. Försvarsmakten har fått tilldelat flera frekvensområden som de använder för sina radiosystem. Nu undersöker forskare hur dessa frekvenser kan användas mer flexibelt för att optimera kommunikationen.
– Försvarsmakten har fått tilldelat flera olika områden som de får utnyttja, och då gäller det att utnyttja dem så effektivt som möjligt, säger Patrik Eliardsson som är forskningsledare på FOI:s avdelning Telekrig i Linköping.
Han har på uppdrag av Försvarsmakten undersökt hur flexibel frekvensanvändning kan gynna Försvarsmaktens radiosystem, tillsammans med forskarkollegorna Erik Axell, Kristoffer Hägglund och Gunnar Bark.
Särkrav för militära system
Flexibel frekvensanvändning innebär en möjlighet att byta frekvens oftare och anpassa sig, i stället för att alltid använda samma. På så sätt går det att maximera nyttan av sina frekvenser.
– Sändaren behöver välja en frekvens som inte används. Då gäller det att tekniker finns för att hitta en ledig frekvens och att mottagarna också lyssnar på den frekvensen, säger Patrik Eliardsson.
Mycket av forskningen som gjorts hittills är kring civil trådlös kommunikation. På det civila området används redan tekniker för att använda frekvensspektrumet flexibelt, till exempel hos mobiltelefoner som automatiskt byter mellan olika frekvenser och wifi-system.
– Men militära och civila system skiljer sig åt på flera punkter. Det går inte att ta civil teknik rakt av, utan den behöver anpassas till de särkrav Försvarsmakten har.
Militära system behöver garanterad tillgång till rätt spektrum vid behov. I Försvarsmaktens radiosystem tilldelas varje nät ett spektrum enligt en förutbestämd plan, som kan justeras manuellt med kort varsel. Systemen måste också vara robusta mot störningar, vilket blir svårare när antalet användare ökar. Flexibel frekvensanvändning kan då vara en fördel, enligt forskarna.
Stark trend mot maskininlärning
En stor skillnad mellan civila och militära radionät är att de civila utgår från fast infrastruktur med centraliserade system, som i mobiltelefonsystem där varje telefon kommunicerar med en basstation.
– Men i de militära systemen är det sällan fast infrastruktur, utan mobila enheter som rör sig och ska bilda ett radionät. Då passar det inte lika bra med en centraliserad lösning, säger Patrik Eliardsson.
Militära radionät är ofta multicast, där flera mobila enheter tar emot samma signal och måste vara överens om frekvensplanen, medan civila system oftast är unicast med en sändare och mottagare. Forskarna ser en trend mot ökat fokus på maskininlärning för att skapa självlärande system som kan optimera frekvensallokering. Samtidigt måste systemen förbli robusta mot störningar och skydda mot motståndares försök att störa dem. Multifunktionssystem kan bli viktiga för Försvarsmakten framöver, enligt forskarna.
– Det är en teknik för att kunna utnyttja samma hårdvara till flera funktioner. Inte bara för att kommunicera, utan det skulle vara möjligt att signalspana eller störa andra system, eller kanske ha en radarfunktion samtidigt, säger Patrik Eliardsson.
Ny kravställning i framtiden
För att uppnå mer flexibel frekvensanvändning behöver radiosystem kunna kommunicera mellan alla parter i nätet kring vilken frekvens de använder. Det är en svårighet för de militära systemen, som har många deltagare i varje nät. Radionät måste också kunna kommunicera sinsemellan för att inte skapa störningar.
– De radiosystem vi har är utvecklade för länge sedan och inte kravställda med sådana här funktioner. Nu krävs det manuella metoder. Vi skulle vilja att systemen hanterar det här automatiskt. Och det är där forskningen kommer in. Hur ska protokoll och gränssnitt se ut, så att det går att kravställa i framtiden?
På sikt är målet att civila och militära användare ska kunna dela frekvenser i större utsträckning. Men ett första steg är att dela mer inom det spektrum Försvarsmakten har fått sig tilldelat, enligt Patrik Eliardsson. Därför har forskarna nu gått vidare med att undersöka i simuleringar och teoretiska utredningar hur frekvenser kan bytas mer flexibelt internt i Försvarsmaktens radiosystem.
– Både med metoder och hur det automatiskt kan ske på protokoll- eller systemnivå. Vi har ett arbete där vi undersöker frekvenskonflikter, hur de uppstår och påverkar kommunikationen. Och så har vi ett arbete där vi ska simulera frekvensvalsalgoritmer, säger Patrik Eliardsson.
Källa: Totalförsvarets forskningsinstitut