Kognitiivinen radio sotilaallisen maanpuolustuksen kontekstissa

Kognitiiviteknologialla on ennustettu olevan disruptiivisia vaikutuksia sodankäyntiin. Kognitiiviteknologian avulla pyritään löytämään myös ratkaisu kasvavista datansiirtovaatimuksista aiheutuvaan radiotaajuisen spektrin ahtauteen. Tämän tutkimuksen keskiössä on kognitiivinen radio. Diplomityössä ennakoidaan niitä muutoksia, joita radion kognitiiviset ominaisuudet tuovat sotilaalliseen toimintaympäristöön. Tutkimuksessa etsitään kognitiivisen radion suorituskykyyn, suorituskyvyn rakentamiseen ja käyttöön liittyviä tekijöitä, jotka ovat merkityksellisiä sotilaallisesta näkökulmasta. Radion kognitiivisuutta käsitellään kongitiivisten ominaisuuksien, kuten adaptiivisuuden tai tilannetietoisuuden, kautta. Painopisteenä on kognitiivisten ominaisuuksien keskinäinen arvottaminen, mahdollisten vaikutusten tarkastelu operatiivisessa viitekehyksessä sekä tarvittavien toimenpiteiden kartoittaminen kognitiivisen tekniikan operatiivisen käytön mahdollistamiseksi. Tutkimuksen pohjalta esitetään kognitiivisten ominaisuuksien tärkeysjärjestys suorituskyvyn ja johtamisjärjestelmien kehittämisen näkökulmista ja alustavia operatiivisia vaatimuksia kognitiiviselle radiolle sekä kuvataan spektrin hallinnan kehittämismahdollisuuksia. Operatiivisia vaikutuksia tutkitaan myös uhkalähtöisesti eli arvioimalla, miten tietty kognitiivinen ominaisuus vaikuttaisi yleisimpiin tiedonsiirtoverkkoihin kohdistuviin uhkiin. Lisäksi työssä arvioidaan kognitiivisen radion käyttöönoton esteitä Puolustusvoimissa. Tutkimuksen päämenetelmä on delfoi, jota on täydennetty asiantuntijahaastatteluin sekä -arvioin. Kognitiiviselle radiolle on useita erilaisia määritelmiä. Kaikkia kriteerejä täyttävää kognitiivista radiota ei ole vielä olemassa, vaikka kognitiivisia ominaisuuksia radioissa on ollut pitkään. Kognitiivinen radio, tai jo pelkästään ohjelmistoradio kehittyneillä kognitiivisilla ominaisuuksilla, tuo huomattavia mahdollisuuksia parantaa langattoman tiedonsiirron toimintakykyä sotilaallisessa käyttöympäristössä. Merkittävin suorituskykylisä sotilaallisessa käyttöympäristössä saadaan seuraavista kognitiivisista ominaisuuksista: 1) dynaaminen spektrin hyväksikäyttö (DSA) 2) yhteyksien adaptiivisuus ja radioresurssien hallinta (SLA ja RRM) sekä 3) älykäs verkonmuodostus (SON ja RBR). Tiedonsiirtojärjestelmien ylläpito ja rakentaminen vaativat aiempaa enemmän suunnittelua ja ammattitaitoa, mutta toisaalta loppukäyttäjän osaamistasovaatimuksia voidaan laskea sitä mukaa, kun lähestytään 0-konfiguraatiojärjestelmiä. Radioiden kognitiivisuuden myötä voidaan myös passiivisiin uhkiin, esimerkiksi elektroniseen tiedusteluun, varautua aiempaa tehokkaammin. Aktiivisiin uhkiin, kuten häirintään, kognitiiviset ominaisuudet vaikuttavat jopa toiminnan fundamentteja muuttavasti. Tiedonsiirtojärjestelmien ohjelmistopohjaisuus nostaa kyberin merkitttävyyttä arvioitaessa eri uhkien kokonaismerkityksiä. Onnistunut kyberoperaatio voi tarkoittaa koko järjestelmän lamautumista tai vakavaa tietovuotoa. Kognitiivisten ominaisuuksien liittäminen osaksi sotilasradiojärjestelmiä on haasteellista. Käyttöönoton esteitä ovat osaamisen puute, lainsäädännön ja regulaation jäykkyys, tekniikan osittainen kypsymättömyys sekä tietoturvan hallinta. Spektri on muutoksessa, mikä tulee näkymään spektrin sirpaloitumisena vuoteen 2020 mennessä. Paine taajuushallinnan muuttamisesta kognitiivitekniikkaa sallivampaan suuntaan nousee erityisesti siviilipuolen kehittyvien mobiililaitteiden datansiirtomäärien kasvaessa. Lainsäädäntö antaa viranomai-sille suuret valtuudet säädellä spektrin käyttöä poikkeusoloissa. Tämä mahdollistaa sotilaallisten järjestelmien suunnittelun ja kehittämisen taajuusriippumattomasti jo normaalioloissa. Haasteena on spektrin hallinnoinnin kehittäminen esimerkiksi ennakoitua nopeammassa tilannekehityksessä. Spektriä tulisi hallita kokonaisturvallisuuden näkökulmasta joustavasti viranomaisten yhteisillä päätöksillä. Kognitiivisen radion tulisi tulevaisuudessa voida käyttää muille järjestelmille osoitettuja taajuusresursseja taajuuksien ollessa käyttämättömänä. Kognitiivista radiota kannattaisi kehittää taajuusvapaasti. Spektri tullee olemaan tulevaisuudessa yhä ahtaampi, ja tähän haasteeseen kognitiivinen radio tarjoaa osaltaan ratkaisun.