Kyberturvalliset radioaallot haastavat satelliittiyhteydet

Oulun yliopistolta ponnistanut KNL Networks tähtää johtavaksi merenkulun tietoliikenneoperaattoriksi. Yrityksen oivallus on korkeataajuisten radioaaltojen valjastaminen pitkien matkojen viestintään. HF-tietoverkko tarjoaa turvallisemman ja edullisemman vaihtoehdon satelliittikommunikaatiolle.

Itseohjautuva, miehittämätön säiliöalus kaapataan tietoverkon kautta, tuhoisin seurauksin. Kuulostaa James Bond -elokuvalta!

Mielikuvituksellinen ajatus on kuitenkin jo mahdollisuus, johon tulee varautua. Tämä tiedetään merenkulun tietoliikennettä kehittävässä oululaisessa KNL Networksissa (toiselta nimeltään Kyynel). Vuonna 2011 Oulun yliopistossa alkunsa saaneen yrityksen yhteistyökumppaneihin kuuluu miehittämättömien koealusten valmistajia.

Kyberturvallisuus on KNL:n keskeinen myyntivaltti ja liittyy yrityksen päätuotteeseen, HF- eli high frequency -taajuusalueen tietoverkkoon. Korkeataajuisilla 3−30 megahertsin radioaalloilla toimiva verkko on irrallaan muun tietoliikenteen infrastruktuurista ja siten lähtökohtaisesti turvallinen.

”HF-verkko tarvitsee toimiakseen vain sähköä, ja lisäksi järjestelmässämme on turvallisuutta edistäviä tekijöitä, kuten salaus”, kertoo Teemu Vanninen, yksi KNL:n kolmesta perustajasta.

 Toimintavarmuutta parantaa se, että kunkin käyttäjän laite toimii sekä vastaanottimena että tukiasemana. Jos yksi tukiasema putoaa pelistä, muut paikkaavat.

”Tietoliikennesatelliitit ovat toisinaan pois käytöstä, ja lisäksi niiden häirintä on helppoa. Meidän järjestelmäämme on sen sijaan vaikeaa häiritä: HF-taajuusalue on täynnä häiriöitä, minkä vuoksi järjestelmä on jouduttu suunnittelemaan niitä sietäviksi.”

Kyberturvallisuus on tuonut KNL:lle asiakkaita niin sanotulta security & defense -alalta. Toinen liiketoimintahaara on kauppamerenkulku, sillä pitkän kantaman HF-verkko on paitsi turvallisempi, myös halvempi kuin satelliittiyhteys.

”Satelliitti on keinotekoinen signaalinheijastin, mutta HF-taajuusalueella yläilmakehän ionosfääri heijastaa signaalin takaisin ilmaiseksi”, Vanninen selittää.

”Tietoliikenteen tarve merenkulussa kasvaa koko ajan, ja satelliittien kapasiteetti alkaa loppua. Eivätkä satelliittiyhteydet toimi kovin pohjoisessa, koska maksavia asiakkaita ei ole tarpeeksi eikä satelliittipeittoa kannata rakentaa sinne.”

HF-tietoverkon tarve kasvaa varsinkin pohjoisessa merenkulussa. Laivassa HF-verkon toimivuus edellyttää KNL:n radiota ja antennia. Kuvassa vasemmalla KNL Networksin asentajien juuri pystyttämä piiska-antenni (kuva KNL Networks).

Yhteistyö yliopiston kanssa nopeuttaa innovointia

Mahdollisuus käyttää HF-taajuuksia satelliittiyhteyksien vaihtoehtona valkeni Vanniselle, Matti Raustialle ja Toni Lindénille, kun he työskentelivät Oulun yliopiston Centre for Wireless Communicationsin tutkijoina.

”HF-teknologialle ei ollut tapahtunut mitään sitten 1960-luvun, joten lähdimme modernisoimaan sitä. Ratkaistavana oli monia pulmia. Signaalin heijastuminen ilmakehästä oli sinänsä perustekniikkaa, mutta yhteyden nopeutta oli kehitettävä. Ja siinä missä satelliitit vahvistavat signaalia, ionosfääri vääristää sitä”, Vanninen kertoo.

Vaikka HF-osaaminen tuli yliopiston ulkopuolelta, ennen kaikkea radioamatööri- ja upseeritaustan omaavalta Lindéniltä, kolmikon CWC-kokemuksesta on ollut apua.

”Pystyimme soveltamaan monia oppimiamme asioita. CWC:ssä tutkimme esimerkiksi ohjelmisto- ja kognitiiviradiota. Ohjelmistoradiossa mahdollisimman moni toiminto toteutetaan softalla. Se on perusedellytys sille, mitä nyt teemme. Kognitiiviradio taas tarkoittaa KNL:n kohdalla sitä, että radiomme valitsee kulloinkin parhaan yhteystavan väistäen muuta HF-liikennettä sekä häiriöitä.”

Firman nykyisessä kehitystyössäkin Oulun yliopistolla on osansa.

”Olemme teettäneet suunnittelutöitä esimerkiksi CWC:llä signaalinkäsittelyyn liittyen, ja yhteistyö jatkuu edelleen. Yliopiston avulla pystymme innovoimaan nopeammin kuin muuten pystyisimme. Pitkän linjan tutkimusta emme toistaiseksi teetä, koska yritys tarvitsee nopeasti sovellettavia tuloksia”, Vanninen kertoo ja kehuu Oulun IT-alan ”ekosysteemiä”, johon kuuluvat niin yliopisto kuin paikalliset yrityksetkin.

”Ilman sitä järjestelmämme suunnittelu ja valmistus eivät olisi mahdollisia.”

Sähköposteja pitkillä matkoilla, internetiä rannikon lähellä

KNL:n järjestelmään kuuluu paitsi tietoverkko, myös sen vaatima radiolaite antenneineen. HF-tietoverkon eli Global-palvelun rinnalle on nyttemmin tullut mobiiliverkkopohjainen Broadband-palvelu.

”HF-teknologia tarjoaa erittäin pitkien matkojen yhteyksiä rajoitetulla kaistanleveydellä, ja kännykkäverkon avulla saadaan suurempaa kapasiteettia lähellä rannikkoa”, Vanninen kertoo. Tavoitteena on ”hybridiratkaisu”, jossa eri verkot limittyvät saumattomasti asiakkaan sijainnista riippuen.

HF-verkko riittää Vannisen mukaan merenkulun ”operatiiviseen käyttöön”, kuten sähköposteihin liitteineen, ja kantaa ainakin 10 000 kilometrin päähän. Broadbandin kapasiteetti taas on nettitasoa, mutta kantama on antennikorkeudesta riippuen joitakin kymmeniä kilometrejä. Siinä signaali ei siis heijastu ionosfääristä.

”Nyt kehittelemme tekniikkaa, jolla mobiiliverkon peittoa saadaan vietyä yhä kauemmas merelle. Taustalla on kovastikin innovaatioita, mutta en avaa niitä vielä tarkemmin.”

Kilpailijoita on varottava, vaikkei Vannisen tiedossa olekaan vastaavia merenkulun tietoliikenneoperaattoreita. KNL:n innovaatiot on suojattu patentein ja laitteet ovat vaikeasti kopioitavissa. Edelläkävijän asemaa turvaa myös oma globaali verkko.

”Aluksi meidän piti saada asiakkaita verkkoomme, jotta verkkoa olisi. Tämä muna-kanavaihe on jo ohitettu. Tavoitteemme on olla johtava merenkulun digitalisaation toimija. Maailman kauppalaivastossa on noin 80 000 potentiaalista asiakaslaivaa.”

Teksti: Jarno Mällinen

Pääkuva: KNL Networksin innovaatiojohtaja Teemu Vanninen (vas.) ja toimitusjohtaja Toni Línden ovat ylpeitä yrityksen kehittämästä ja korkeataajuuksisessa tietoverkossa toimivasta HF-radiosta. Yrityksen tuotekehitys ja pääkonttori sijaitsevat Oulussa. Myyntitoimistoja on Helsingissä, Oslossa ja Lontoossa sekä jälleenmyyjiä Singaporessa ja Yhdistyneissä arabiemiirikunnissa (kuva Juha Sarkkinen).

Viimeksi päivitetty: 17.11.2017