HF-kommunikasjon i Arktis - analyse basert på målinger

For Norges store havområder i nord, der ingen teknisk infrastruktur for kommunikasjon er tilgjengelig og geostasjonær satellittkommunikasjon gir dårlig dekning, forventes langtrekkende HF-radiokommunikasjon å bli en viktig sambandsbærer også i framtiden. På bakgrunn av dette ble CD&E-aktivitet EP 1546 “HF i Arktis” gjennomført i 2015. Prosjekt 1376 “Kommunikasjon i nord” ved FFI har også bidratt til gjennomføringen. Denne aktiviteten gikk ut på å teste ny HFteknologi (bredbånds-HF= 4G) som kan bruke større båndbredde enn 3 kHz og dermed gi større datahastigheter enn tradisjonelt utstyr. Testene skulle måle tilgjengeligheten av HFkanalen og kartlegge hvilke datahastigheter som kan oppnås med den nye teknologien. Målingene ble utført mellom kystvaktskipet Svalbard og landstasjonen Stangnes i løpet av et år. Resultatene viser oss trender for HF-kommunikasjonen i nord. Det statistiske grunnlaget for å trekke konklusjoner er noe svakt, gitt HF-kanalens variasjonssyklus basert på tid på døgnet, sesong og solflekktall. Ut i fra målingene som er gjort, kan vi konkludere følgende: Adaptiv HF der radioutstyret selv tilpasser seg de varierende kanalforholdene, opprettholder sambandet til enhver tid selv om datahastigheten vil variere. Målingene verifiserte at økt tilgjengelig båndbredde med 4G blir tatt ut som gevinst enten i form av økt datahastighet eller som mer robust kommunikasjon med lavere datahastighet. De nye bølgeformene i Mil-Std 188-110C Appendiks D som bruker varierende båndbredde opp til 24 kHz, gir en gjennomsnittlig økt datahastighet i arktiske strøk sammenliknet med tradisjonell 2G/3G HF-teknologi i 3 kHz båndbredde. På en avstand på 1000 km var den målte datahastigheten på fysisk lag cirka 20 kb/s (middelverdi over hele døgnet) på sommerstid og cirka 10 kb/s på vinterstid når ionosfæren var uforstyrret. Litt høyere hastighet oppnås på nattestid enn på dagtid. Variasjoner i målingene forekommer, avhengig av geomagnetiske forhold, absorpsjonsforhold i ionosfæren, støy og interferens. På sommerstid ble jordbølgeutbredelse observert ut til 800 km fra kysten av Norge mot nord. I dette området ble midlere datahastighet målt til cirka 30 kb/s, med maksimum 50 kb/s observert på dagtid. Tilsvarende stort dekningsområde for jordbølgen ble ikke målt på vinterstid. Den største gevinsten med 4G-teknologi kan hentes ut i områder med jordbølgeutbredelse. De høyeste datahastighetene som er teoretisk mulig å oppnå, nås aldri i målingene våre. Det skyldes i stor grad at båndbredden som utstyret velger, er mindre enn 24 kHz, men også at signal-støy-forholdene er dårlige. Målingene har vist at kontinuerlig båndbredde større enn 3 kHz generelt er tilgjengelig. Det anbefales at adaptiv HF implementeres for all punkt-til-punkt-kommunikasjon i Forsvaret, og at 4G vurderes implementert på Forsvarets store sjøplattformer og noder som disse plattformene primært trenger å kommunisere med. De varierende kanalforholdene på HF i nord, avhengig av tid og sted, bør også utnyttes bedre i et nettverk av noder som kan rute trafikken for hverandre.