Autonomous Sensors and Communications Infrastructure

Abstract

The future digital battlefield will employ a vast number of sensors, both manned and unmanned. Identifying solutions for efficient interconnection between decision-makers, sensors, and effectors is very important to enable joint operations. Allowing the users to enforce more control over the behavior of the communications infrastructure is part of these solutions. So is also taking control over the network topology, especially exploiting the potential of unmanned platforms to suit an external communications requirement. The report aims to shed light on the challenges and possibilities for autonomous observation systems in tactical communications networks through four research questions: 1. What specific requirements do autonomous observation systems put on communications? 2. How can autonomous observation systems contribute to improve the performance of the communications infrastructure? 3. How can the communications infrastructure meet these requirements? 4. What is the gap between the existing communications infrastructure and these requirements? To investigate these research questions, a joint experiment campaign was initiated, where several research activities at the Norwegian Defence Research Establishment (FFI) were focused at working together and enabling better efficiency of new technology. This report describes multiple experiments performed on a scenario consisting of a sensor, two unmanned relays and an information cell. The experiment was a collaborative effort between several research programs at FFI and Kongsberg Defence Systems as an industry partner. The effort included experiments from an application perspective and experiments from a communications perspective. The results from the experiment campaign show that there is a need for more interaction and understanding between the users and the communications infrastructure, especially in a demanding tactical mobile environment, where the difference between the volume of data that an sensor can produce, and the small volume that a modern tactical mobile radio system network can move, is extremely large.

Fremtidens digitale kamparena vil bruke et enormt antall sensorer, både bemannede og ubemannede. Det er svært viktig å identifisere løsninger for effektiv sammenkobling av beslutningstakere, sensorer og effektorer for å muliggjøre fellesoperasjoner. En del av disse løsningene er å gi brukere muligheten til å ta mer kontroll over oppførselen til kommunikasjonsinfrastrukturen. Det samme er også muligheten til å ta kontroll over nettverkstopologien, spesielt det å utnytte ubemannede plattformer for å tilfredsstille eksterne kommunikasjonskrav. Rapporten tar mål av seg til å belyse utfordringer og muligheter for autonome observasjonssystemer i taktiske kommunikasjonsnettverk gjennom fire forskningsspørsmål: 1. Hvilke spesifikke krav til kommunikasjon stiller autonome observasjonssystemer? 2. Hvordan kan autonome observasjonssystemer bidra til å forbedre ytelsen til kommunikasjonsinfrastrukturen? 3. Hvordan kan kommunikasjonsinfrastrukturen møte disse kravene? 4. Hva er gapet mellom den eksisterende kommunikasjonsinfrastrukturen og disse kravene? For å undersøke disse forskningsspørsmålene, ble det initiert en felles eksperimentkampanje hvor flere forskningsaktiviteter ved Forsvarets forskningsinstitutt (FFI) ble fokusert inn mot å arbeide sammen og effektivisere bruken av ny teknologi. Denne rapporten beskriver en rekke eksperimenter gjennomført på et scenario som bestod av en sensor, to ubemannede reléer og en informasjonscelle. Eksperimentrekken var et samarbeid mellom flere forskningsprogrammer ved FFI og Kongsberg Defence and Aerospace som industrisamarbeidspartner. Arbeidet inkluderte både eksperimenter fra et applikasjonsperspektiv og fra et kommunikasjonsperspektiv. Resultatene fra eksperimentene viser at det er behov for mer samhandling og forståelse mellom brukerne og kommunikasjonsinfrastrukturen, spesielt i et krevende taktisk mobilt miljø, hvor det er ekstremt store forskjeller mellom det store volumet av data som en sensor kan produsere og det lille volumet et moderne taktisk mobilt radiosystem kan overføre.