Traffic control in a heterogeneous mobile tactical network with autonomous platforms

Fremtidige militære operasjoner vil innbefatte bruk av autonome plattformer og systemer. For at disse systemene skal kunne utnyttes fullt ut, må de autonome plattformene samarbeide. Hver plattform kan ha sin egen uavhengige rolle i det autonome systemet, men for å nå et felles mål må de arbeide sammen. Et effektivt militært autonomt system vil derfor være svært avhengig av en kommunikasjonsinfrastruktur hvor trafikkontroll vil være avgjørende for å utnytte ressursene. Gjennom trafikkontroll kan nettverket skille mellom ulike viktighetsnivåer og rute ulik type trafikk over nettverksstier med ulik ytelse. Vår motivasjon med dette arbeidet var å få erfaring med Software Defined Networking (SDN) som et verktøy for å designe og eksperimentere med ny nettverksfunksjonalitet i et miljø der radioene er utviklet for operativ bruk. Vårt mål var å få erfaring ved å kjøre SDN sammen med tradisjonell ruting i et nettverk bestående av autonome plattformer. SDN ble brukt som et verktøy for trafikkontroll. Ved hjelp av SDN kunne vi fange opp og trafikkstyre data av interesse samtidig som vanlig ruting håndterte resten av trafikken. Ulike trafikktyper ble videresendt avhengig av radionettverkets muligheter. Vår testbase besto av forskjellige autonome plattformer: ubemannede luftfarkoster (UAV), ubemannede landkjøretøy (UGV) og bakkesensor (UGS). Et eksperiment med testbasen ble gjennomført på Rygge flystasjon hvor de fleste elementene i testbasen ble testet, bortsett fra fysisk elevering av UAV-plattformen. Gjennom eksperimentet ble det avdekket en rekke utfordringer. I samarbeid med Kongsberg Defence & Aerospace (KDA) har vi implementert og testet SDN som et verktøy for trafikkontroll ved bruk av UAV. SDN ble implementert av KDA ved hjelp av protokollen OpenFlow og Ryu SDN-kontroller. Basert på denne implementasjonen kunne vi skrive vår egen nettverksfunksjonalitet, og dermed lett tilpasse trafikkontrollen. OpenFlow gir oss et verktøy hvor vi kan tilpasse nettverksfunksjonaliteten innenfor relativt få kodetimer. I vårt eksperiment ble trafikken videresendt av mellomliggende noder, på grunn av avstand og trafikk, enten på bakken eller i luften. Radiobåndene for militær Ultra High Frequency (300–3000 MHz) (UHF) og Very High Frequency (30–300 MHz) (VHF) ble brukt for sammenkobling av enheter. OpenFlow ble brukt til trafikkontroll innenfor UHF-radionettverket, og mellom UHF- og VHF-radionettene. Ved å bruke OpenFlow kunne vi tilpasse hvordan trafikk skal håndteres av nettverket. Dette ble demonstrert ved at spesifikk trafikk ble omdirigert over UAV. Denne rapporten er hovedsakelig skrevet for nettverksdesignere som er interessert i SDN og autonome systemer i taktisk domene. Rapporten fokuserer på designvalg og våre observasjoner i et eksperimentelt SDN-nettverk.