Information Centric Networking - muligheter for mobile militære kommunikasjonsnettverk

Abstract

Militære operasjoner i framtiden vil trolig stille strengere krav til kommunikasjonsnettverkene. Det vil bli et sterkere behov for samhandling på tvers av ulike typer enheter i tillegg til utveksling og innhenting av data fra et økende antall sensorer. Mobile militære kommunikasjonsnettverk må trolig kunne fungere under mer varierende og utfordrende omgivelser enn i dag. Det er en konsekvens av økende militære tidskrav som igjen krever evne til rask tilpasning til ny situasjon.

Internett og de fleste andre kommunikasjonsnettverk som benyttes i dag, inklusive de militære, er basert på Internet Protocol (IP). Med IP-baserte nettverk vil det være utfordrende å møte både dagens og framtidens behov innen samhandling, spesielt på gruppenivå, i trådløse kommunikasjonsnettverk. Trådløse nettverk har typisk langt lavere kapasitet og lavere stabilitet sammenlignet med trådbaserte nettverk.

IP kan sies å være en suksessfaktor for teknologiutviklingen innenfor kommunikasjonsnettverk. Men endringer i måten internett blir brukt på, fører til at det forskes på alternative nettverks arkitekturer. Information Centric Networking (ICN) er en nettverksarkitektur som får oppmerksomhet innenfor sivil og militær forskning og er på sikt en aktuell arvtaker etter IP.

Formålet med denne rapporten er å vurdere i hvilken grad ICN vil kunne bidra med å møte noen av utfordringene for framtidens mobile militære kommunikasjonsnettverk. Rapporten skisserer en forventet utvikling når det gjelder militære behov for informasjonsutveksling og peker på hvilke utfordringer IP-arkitekturen har. Videre beskriver vi ICN-arkitekturen og hvordan den kan møte disse utfordringene. ICN er en ung arkitektur og dermed mindre utforsket i mobile trådløse nettverk. Vurderingene i denne rapporten er derfor hovedsakelig basert på litteraturstudier, utforsking av åpen kildekode og bygging av en demonstrator, kombinert med FFIs erfaring med forskning på mobile militære kommunikasjonsnettverk.

Vi konkluderer med at ICN har egenskaper som potensielt kan forbedre effektiviteten og fleksibiliteten til militære kommunikasjonsnettverk sammenliknet med IP-arkitekturen. Arkitekturen er spesielt interessant for trådløse nettverk og nettverk hvor informasjons-utvekslingen er på gruppenivå. Selv om ICN-teknologien er for umoden til å tas i bruk på kort sikt, har den egenskaper som gjør den lovende for videre studier. Rapporten er ment å informere om den vitenskapelige og teknologiske utviklingen som vil kunne ha betydning for materiellanskaffelser for Forsvaret. Rapporten er skrevet spesielt for personell i forsvars-sektoren som arbeider med kommunikasjonsnettverk.

Future military operations will probably impose stringent requirements on the communication networks. There will be a stronger need for interaction across different types of units as well as exchange and collection of data from an increasing number of sensors. Future mobile military communication networks must probably operate under more diverse and challenging environments than today due to increasing military time requirements which in turn require the ability to quickly adapt to new situations.

The Internet and most other communication networks used today, including military networks, are based on the Internet Protocol (IP). With IP-based networks, it will be challenging to meet both present and future needs in interaction, especially at group level, in wireless communication networks. Wireless networks typically have much lower capacity and lower stability compared to wired networks.

While IP can be said to be a success factor for technology development in communications networks, changes in the way the Internet is used lead to research into alternative network architectures. Information Centric Networking (ICN) is a network architecture that receives attention in civil and military research and is, in the long term, a topical successor to IP.

The purpose of this report is to assess to what extent ICN will be able to help meet some of the challenges for future mobile military communication networks. The report outlines an expected development for military information exchange and points to challenges that the IP-architecture has in meeting these needs. The report furthermore describes the ICN-architecture and how it addresses these challenges. ICN is a young architecture and thus less explored in mobile wireless networks. The assessments made in this report are therefore based mainly on literature studies, exploration of open source code and the construction of a demonstrator combined with FFI's experience with research within mobile military communication networks.

We conclude that ICN has features that could potentially improve the efficiency and flexibility of military communications networks compared to the IP-architecture. The architecture is especially interesting for use in changing networks and networks where the information exchange is at group level. ICN-architecture is too immature to be able to be used in the short term, but the attractive properties make it necessary to study ICN further. This report is intended to inform about the scientific and technological developments that may be important for future material procurement for the Norwegian Armed Forces and is written specifically for personnel in the defense sector who work with communication networks.