Luotettava tietoliikenne on kriittinen osa sekä arjen palveluita että turvallisuutta. Satelliittiviestintä on noussut yhdeksi keskeisimmistä teemoista tulevaisuuden viestintäverkkojen kehityksessä. VTT vahvistaa osaamistaan tällä alueella, kun Marko Höyhtyä aloitti työnsä satelliittiviestinnän tutkimusprofessorina. Hänen työnsä keskittyy siihen, miten viestintään ja avaruusjärjestelmiin liittyviä teknologioita voidaan kehittää, jotta saavutetaan yhtenäinen verkko, joka toimii luotettavasti myös haastavissa toimintaympäristöissä.
Arkeamme turvaavat kriittiset toiminnot, kuten viranomaistoiminta syrjäisillä alueilla ja datakeskusten kaltaisen infrastruktuurin toimivuus. Luotettava, kaikkialla toimiva tietoliikenne on avain siihen, että arkemme soljuu eteenpäin ilman häiriöitä. Se nousee merkittävään rooliin myös toisenlaisessa arjessa, jossa yhteydet ovat elintärkeitä turvallisuuden ja puolustuksen näkökulmasta.
Yhteen viestintäjärjestelmään nojaaminen ei enää riitä tilanteissa, joissa yhteyksiin kohdistuu häiriöitä tai katkoja. Siksi viestintää rakennetaan yhä useammin monikerroksisena kokonaisuutena, jossa satelliitti-, ilma- ja maanpäälliset verkot täydentävät toisiaan.
”Ajatuksena on, että jos yksi yhteys heikkenee tai katkeaa, tiedonsiirto voi jatkua toista reittiä pitkin. Monikerroksinen rakenne parantaa viestinnän toimintavarmuutta eri olosuhteissa ja mahdollistaa yhteyksien ylläpitämisen myös poikkeustilanteissa”, Höyhtyä kertoo.
Monikerrosverkot ja satelliittien rooli
Maanpäälliset verkot ovat - ja tulevat säilymään viestinnän selkärankana. Monikerroksinen, dynaaminen kommunikaatioverkko yhdistää useita eri kerroksia. Monikerrosverkon perusta on maan pinnalla, jossa kiinteät ja mobiilit maa-asemat varmistavat yhteyksien hallinnan ja yhdistävät eri kerrokset toisiinsa. Sen yläpuolella toimii ilmakerros, joka hyödyntää miehittämättömiä ilma-aluksia ja lentokoneita nopeaan tiedonsiirtoon ja valvontaan.
Näitä täydentävät satelliitit, jotka tuovat globaalin kattavuuden ja varmistavat yhteydet myös syrjäisillä alueilla. Matalalla, 500–1000 kilometrin korkeudessa kiertävät LEO-satelliitit (Low Earth Orbit) liikkuvat nopeasti lähellä maapalloa, kun taas GEO-satelliitit (Geostationary Earth Orbit), ovat noin 36 000 kilometrin korkeudella ja pysyvät samassa paikassa maapallon suhteen.
Eri satelliittikerrokset tarjoavat viestintään ja paikannuksen tukemiseen erilaisia vahvuuksia.
”Matalalla kiertävät LEO-satelliitit mahdollistavat nopeat yhteydet ja hyvän suorituskyvyn myös liikkuvassa käytössä, sillä päätelaitteet voivat toimia esimerkiksi ajoneuvojen kyydissä ilman, että yhteys katkeaa satelliittien vaihtuessa. Korkeammalla avaruudessa sijaitsevat GEO-satelliitit puolestaan tarjoavat vakaita ja laaja-alaisia yhteyksiä, ja niiden viestintäsignaalit säilyvät toimintakykyisinä myös GNSS-häirinnän aikana. Yhdessä nämä järjestelmät täydentävät toisiaan ja vahvistavat viestinnän toimintavarmuutta tilanteissa, joissa yksittäinen ratkaisu ei riitä”, Höyhtyä kertoo.
LEO-satelliitit voivat tulevaisuudessa tarjota myös paikannus- ja ajastussignaaleja kriittisille järjestelmille ja lisätä resilienssiä häirintää vastaan.
”Jos kuvatut teknologiset kehityspolut saadaan toteutettua 6G-järjestelmiin, saadaan koko maapallolle standardoituja ja luotettavia yhteyksiä 2030-luvulla”, sanoo Höyhtyä.
Puolustus ja miehittämättömät järjestelmät ajavat kehitystä
Miehittämättömät järjestelmät ja satelliittiverkot ovat nousseet puolustuksen kuumimmiksi puheenaiheiksi. Erityisesti monikerrosverkkojen tarve korostuu, kun turvallisuusympäristö muuttuu ja yhteyksien on toimittava kaikissa olosuhteissa. Satelliittijärjestelmien rooli puolustuksessa ei ole koskaan ollut yhtä ajankohtainen kuin nyt.
"Satelliittijärjestelmien vahvistaminen turvallisuus- ja puolustustarkoituksiin on noussut keskeiseksi teemaksi. Häirinnänkestävä ja vaikeasti havaittava viestintä ovat kysymyksiä, joihin etsitään ratkaisuja juuri nyt", Höyhtyä kertoo.
Nykyajan asevoimat eivät pärjäisi ilman viestintäsatelliitteja. Puolustusala nojaakin yhä useammin kaupallisiin satelliittipalveluihin, sillä ne tarjoavat kustannustehokkuutta, joustavuutta ja nopean pääsyn uusimpiin teknologioihin – ominaisuuksia, joita perinteiset sotilasjärjestelmät eivät pysty takaamaan yhtä nopeasti.
”Satelliittiyhteydet ovat mullistaneet sotilasoperaatiot: niiden avulla jaetaan esimerkiksi tilannekuvaa reaaliajassa, välitetään tykistön tulikomennot, ohjataan drooneja ja meridrooneja sekä turvataan siviilien viestintä kriisitilanteissa. Samalla tietoturvan merkitys on noussut keskiöön. Perinteiset geostationaariset satelliitit ja useat kriittiset järjestelmät ovat alttiita häirinnälle ja kyberhyökkäyksille, joten sotilaskäyttöön valittavien ratkaisujen on oltava paitsi teknisesti edistyneitä myös suojattuja elektronisen sodankäynnin ja tietomurtojen varalta”, Höyhtyä kertoo.
Avaruustalous kasvaa – osaajista pulaa
Avaruustalous kasvaa vauhdilla: sen arvon arvioidaan nousevan 1,8 biljoonaan dollariin vuoteen 2035 mennessä.
”Kaupallisen satelliittitoiminnan kasvu on ollut todella suurta ja pelkästään tänä vuonna avaruuteen on laukaistu 4500 satelliittia. Yhteensä maan kiertoradalla matkaa jo 15 000 satelliittia. Näistä viestintäsatelliitit kattavat ylivoimaisesti suurimman osan. Kyse ei ole vain teknologiasta, vaan myös taloudellisesta potentiaalista. Avaruustalous tulee olemaan yksi tulevaisuuden suurimmista kasvualoista”, Höyhtyä toteaa.
. Tulevaisuudessa Suomella on mahdollisuus olla kärkimaa kehittämässä laaja-alaiseen tietoliikenneosaamiseen ja viranomaisverkkoihin, avaruusteknologian ja satelliittien valmistukseen sekä data‑analytiikkaan liittyviä ratkaisuja, jotka palvelevat sekä siviili- että puolustussektoria.
Kasvu edellyttää kuitenkin osaajia, joista on tällä hetkellä pulaa.
”Moni kotimainen yritys hakee kansainvälisiä osaajia, sillä Suomesta ei löydy riittävästi alan ammattilaisia. Tarvitsemme lisää koulutuspolkuja ja tutkimusyhteistyötä, jotta voimme kasvattaa osaamista kotimaassa. Ala yhdistää useita teknologia-alueita, kuten tietoliikennetekniikkaa, signaalinkäsittelyä, elektroniikkaa, ohjelmistokehitystä, konetekniikkaa, data-analyysiä, fysiikkaa, materiaaliosaamista ja testausta. Lisäksi tarvitaan kaupallista osaamista sekä tuotannon ja lainsäädännön ammattilaisia. Ala tarjoaa monipuolisia mahdollisuuksia, ja mukaan voi tulla hyvin erilaisilla taustoilla”, Höyhtyä painottaa.
