I rymden är all telekommunikation trådlös
Mänsklighetens erövring av rymden började i slutet av 1940-talet med raketteknologins utveckling. Alla stormakter hade tydliga mål att erövra rymden före 60-talet och den internationella rymdförvaltningen fick metoder för att komma överens om användningen av radiofrekvenser. Andra stater som hade förutsättningar följde snart efter – rymden erbjöd ju nya möjligheter, förutom vetenskapligt även ur telekommunikationssynvinkel, vetenskapssynvinkel och militär synvinkel. Även i Finland genomfördes betydande forskning inom rymdsektorn och finländska organisationer deltog i multinationella rymdprojekt. På 2000-talet anslöt sig även Finland till gruppen av rymdnationer när den första satelliten Aalto 1 skickades till jordens omloppsbana år 2017.
Traficom som rymdmyndighet
I Traficom kommer vi globalt överens om användningen av finländska satelliters frekvenser samt genomför frekvensplanering och beviljar radiotillstånd förutom för finländska satelliter även för satelliternas markstationer i Finland. Vi är även tillstånds- och tillsynsmyndighet för markstationsverksamheten.
Vi möjliggör även globala satellittjänster för fartyg och luftfartyg under finsk flagg i vår roll som nationell radiotillståndsmyndighet. Därtill övervakar vi och säkerställer kritiska tjänster, såsom störningsfri satellitnavigering i Finland.
Förutom uppgifterna som nationell frekvensförvaltningsmyndighet är Cybersäkerhetscentret vid Traficom även nationell säkerhetsmyndighet för Europeiska unionens (EU) satellitnavigeringssystem Galileo.
Traficom samarbetar för sin del med andra myndigheter inom den utspridda rymdförvaltningen i Finland, i synnerhet genom delegationen för rymdärenden och dess sekretariat.
Sjöfarten och luftfarten är de mest traditionella användarna av rymdbaserade kommunikationsnät och -tjänster
Fartyg och flygplan är de mest traditionella användarna av satellittjänster: förutom navigering har dessa ett världsomfattande behov av telekommunikation och avstånden till markbaserade nät är för stora för att genomföra direkta förbindelser.
På öppna havet är satellitförbindelsen den enda bredbandiga förbindelsen eftersom markbaserade förbindelser inte har tillräcklig räckvidd till internationella öppna hav, förutom det smalbandiga HF-frekvensområdet (High Frequency).
På oceanfartyg och oljeplattformar är det typiskt att internetuppkopplingarna helt och hållet förmedlas via satellit och anses vara ohållbart dyra. Automatiseringen av den framtida sjötrafiken kommer att behöva kontinuerlig kommunikationsförbindelse på öppna havet, i farleder och hamnar. Så gör även autonoma fartyg som behöver obruten och pålitlig förbindelse från hamnen till öppna havet.
På motsvarande sätt är satellitförmedlad informationsöverföring i luftfart viktigt till exempel ovanför världshaven och satellitpositionering används också i stor omfattning. Behovet av kommunikationsförbindelse i flygplan under hela flygningen ökar utifrån flygverksamhetens och passagerarnas behov. Man har börjat undersöka möjligheten att erbjuda internet till flygplan genom att utnyttja satelliter, som blir allt vanligare i den lägre omloppsbanan. Sådana system tas i bruk inom den närmaste tiden.
Förutom dessa har satellitinformationstjänster använts länge till exempel i krisområden, myndighetsverksamhet och som reservförbindelse för försörjningsberedskapskritiska tjänster.
Rymdbaserade kommunikationsnät och -tjänster utvecklas snabbt med nya innovationer
New Space innebär en förändring där rymdsektorns verksamhet nödvändigtvis inte styrs av statliga intressen, utan i större omfattning av privat finansiering och kommersiella tjänster som produceras med satelliter i lägre omloppsbanor (300–2 000 km).
Affärsverksamhet i anslutning till rymden ökar globalt. Det har skett en omvälvning som medfört att allt mindre aktörer har möjlighet att skicka ut satelliter och utöva affärsverksamhet i anslutning till tjänster som hänför sig till dessa. Det är möjligt att komma till rymden förmånligare än tidigare och även snabbare. Satelliterna genomför sina uppgifter med hjälp av radiofrekvenser genom att minst använda radio för att förmedla styrningskommandon. Man måste komma överens om användningen av frekvenser för en satellit som rör sig i rymden med frekvensmyndigheten i olika stater. New Space cykliska snabbhet utmanar verksamhetssätten för traditionell internationell frekvenskoordinering.
Internationellt har det anvisats otaliga frekvensband för användning i satellitsystem, varav de som är lämpliga och behövs även kan användas för behovet i satellitsystem som i Finland. Förutom en satellit behövs vanligen även en markstation för att ge satelliten styrningskommandon och andra kommandon som kan användas för att förmedla användardata från satelliten till jorden. Om man vill ha kontinuerlig kontakt med satelliten bör markstationerna finnas på olika ställen på jorden.
Det internationella frekvenskoordineringsförfarandet grundar sig på en långvarig och förutseende verksamhetsmodell där man kan komma överens om närmare detaljer om frekvensbehoven i fråga om frekvensband för satelliter och markstationer flera år innan uppskjutningen. Traficom främjar effektiv användning av frekvenser och sköter förutseende frekvensplanering. Vi verkar för Finlands nationella intressen i internationella forum där beslut om frekvensanvändning fattas på global nivå.
Radiotekniska innovationer sätter fart på utvecklingen och möjliggör även nya aktörer inom rymdsektorn
Det håller på att uppstå helt och hållet nya marknader inom rymdsektorn som även finländska aktörer har varit med och skapat, såsom småsatellitprojekt av studerande vid Aalto-universitetet. Dessa aktörer är nu bland de första i marknaderna som uppstår. Många företag har även fått stöd genom Europeiska rymdorganisationens (ESA) företagsacceleratorer och finansieringsprogrammen som administreras av Business Finland.
Som ett exempel på skapande av ny affärsverksamhet har ett finländskt företag förverkligat en tjänst där information från radarsatelliter även kan produceras i mörker eller vid dåliga väderleksförhållanden. Med hjälp av dylik radioteknologi som grundar sig på rymdbaserad fjärranalys kan man få information oberoende av tid på dygnet och vädret om bland annat isflak, översvämningar eller oljeskadeområdens rörelser, skogarnas och skördens tillväxt, olagligt fiskeri och till exempel om hur människogrupper och militär materiel rör sig. Artificiell intelligens kommer att ha en viktig roll i tolkningen av radarbilderna. Det uppkommer hela tiden fler affärsverksamhetsmöjligheter för små radarsatelliter i de lägre omloppsbanorna.
Användning av radiofrekvensbaserade radar från rymden gör det möjligt att producera en noggrann bild globalt. Det här medför även utmaningar för att komma överens om användningen av radiofrekvenser, motståndet mot radaranvändning kan vara starkt i vissa länder.
Den finländska teknologikunskapen syns i andra satelliter genom genomförda underleverantörsuppdrag. Olika programinnovationer i anslutning till rymden har kommersialiserats framgångsrikt förutom byggandet av de egna satelliterna som beskrevs ovan.
Ökad tillväxt och utveckling i rymdverksamheten syns även i anhopningen av satelliter i omloppsbanorna
Aktivare användning av rymden medför även utmaningar som speciellt hänför sig till trafikstyrning av satelliterna och förhindrande av kollisioner. Satelliterna har en begränsad livslängd, varefter de bör styras kontrollerat till de geo-synkroniska omloppsbanornas begravningsplats eller brännas i atmosfären. Den ökande mängden okontrollerat rymdskrot som blir kvar i omloppsbanorna har identifierats som ett globalt problem. Finland har beaktat hotet av rymdskrot i sin rymdlagstiftning från början och man förutsätter att satellitaktörerna sörjer för sina rymdföremål under hela deras livslängd.
Fastän man strävar efter att undvika risker orsakade av rymdskrotet med världsomfattande avtal och samarbete behövs också mer omfattande observation och varningssystem. Finland medverkar som partner i en EU-omfattande allians som följer upp lägesbilden i närrymden.
Rymdforskning utanför jordens närrymd
Till rymden skickas också farkoster för att förutom jorden undersöka andra himlakroppar, bland annat asteroider. En liten hyperspektral kamera som utvecklats i Finland kan bland annat användas för rymdforskning i olika applikationer och undersökningar. På basis av resultaten är det möjligt att bedöma om det till exempel är ekonomiskt lönsamt att starta gruvverksamhet i rymden.
I synnerhet sonder som skickas till andra himlakroppar behöver på grund av långa avstånd kommunikationsförbindelser baserad på mycket svaga radiosignaler. För att säkerställa det måste användningen av frekvenser överenskommas så att de markbaserade mottagarna kan skyddas från möjliga störande signaler orsakade av satelliter och andra markbaserade radiosändare eller -nät.
Satelliter får inte orsaka störningar för radiofrekvenser
Traficom möjliggör för sin del finländska satelliters tillgång till rymden genom att komma överens om frekvensanvändningen internationellt och bevilja radiotillstånd för satelliternas radiosändare.
Satelliter kan på grund av sin funktion synas var som helst på jorden och således orsaka radiostörningar var som helst. För att undvika radiostörningar måste man komma överens om frekvensanvändningen på förhand med frekvensförvaltningarna i andra länder. I Finland är Traficom den myndighet som i internationella förhandlingar sörjer för att finländska satellitsystem får tillgång till användbara frekvenser. Å andra sidan ser vi i kontinuerliga satellitkoordineringsprocesser också till att våra egna markbaserade radiosystem blir skyddade mot radiostörningar från satellitsystem som tas i bruk av andra länder. I frekvensplaneringen på nationell nivå strävar vi efter att säkerställa att radiosystem som fungerar inom vårt land inte stör varandra.
Vi arbetar också fortlöpande med utveckling av globala spelregler för användning av radiofrekvenser och villkor, så att olika radiosystem kan fungera utan att orsaka störningar för varandra. Antalet applikationer med radiofrekvenser ökar hela tiden, men det spektrum de använder ökar inte och därför är det viktigt att globalt komma överens om användningsvillkoren för olika applikationer. Beslut om uppdatering av spelreglerna fattas med 3–4 års mellanrum vid FN:s och ITU:s (Internationella telekommunikationsunionen) världsradiokonferens. Traficom deltar i konferenserna och förberedelserna samt påverkar för vår nationella fördel.
Före slutet av sommaren 2023 har vi beviljat radiotillstånd för 34 finländska satelliter och för flera markstationer som styr dem. Vi beviljar även tillstånd för markstationer och övervakar verksamheten.
Satellitbredband möjliggör förbindelser överallt när det utvecklas
Det största traditionella affärsverksamhetsområdet i kommersiell satellitverksamhet är satellit-tv-sändningar. Konsumtionen av rörlig bild över bredband, det vill säga internettjänster, har emellertid medfört konkurrens för denna affärsverksamhetssektor, varvid etablerade satellitaktörer har haft behov att förnya sin affärsverksamhet. Sektorn inom satellitkommunikation växer för närvarande och förändras med utvecklingen av teknologiska lösningar.
De som traditionellt erbjudit satellitkommunikationstjänster har redan under årtionden kunnat leverera tal- och datatjänster nästan till alla världens hörn genom att använda satelliter i geosynkron bana på 36 000 kilometers höjd ovanför ekvatorn. Utmaningen med tjänsterna har varit behovet av stora antenner och sändningseffekter, långsamma överföringshastigheter och stora överföringsfördröjningar. Tillgängligheten till dessa tjänster är dessutom en utmaning på nordliga och sydliga breddgrader, eftersom satelliterna är i en låg vinkel på himlen, varvid terränghinder och atmosfären påverkar signalen.
Megakonstellationer möjliggör effektivt satellitbredband
Även telekommunikationen förändras med New Space. Infrastrukturen som byggs i rymden med kluster av upp till tiotusentals satelliter, det vill säga megakonstellationer, gör att internet blir tillgängligt för cirka tre miljarder människor som inte har tillgång till det ännu. Även de sista skuggområdena på land, hav och i luften kan täckas från rymden. Satellitförbindelser kan erbjuda ett alternativ som är oberoende av markbaserad infrastruktur och med vissa ramvillkor en kostnadseffektiv och resilient lösning för genomförande av kommunikationsnät med omfattande täckningsområde.
Fördelarna med kommunikationssatelliter i den låga omloppsbanan är mindre fördröjning i kommunikationen och större signalstyrkor på grund av kortare avstånd. Kortare förbindelseavstånd möjliggör mindre behov av sändningseffekter och antennlösningar. Samtidigt blir användningen av dessa satelliter mer komplicerad, eftersom en enskild satellit som tillhandahåller en tjänst rör sig kontinuerligt på himlavalvet. Då bör en markstation kunna följa upp den med sin antenn. Dessutom behöver satelliter på låg höjd ett tätare markstationsnät för att fungera än satelliter på högre höjd. Man försöker undvika det här med överföringsförbindelser mellan satelliter där signalen antingen förmedlas som radiofrekvens eller laserlänk från en satellit till en annan, innan signalen når det markbaserade nätet.
För närvarande är de som erbjuder satellitkommunikationstjänster verksamma med tekniska lösningar som endast fungerar i deras nät. Således är det inte enkelt för en användare att byta serviceproducent då all utrustning vanligen måste förnyas vid byte.
Utnyttjande av mobilnätsteknologier i rymden
The 3rd Generation Partnership Project (3GPP) är en allians som utformas av flera telekommunikationsföretag och är en aktör som bestämmer mobilkommunikationsteknologiers samverkan, som även med hjälp av 5G-teknologi undersöker samverkan mellan satelliter och de markbaserade nät. 3GPP har publicerat olika standarder för att möjliggöra samverkan mellan satelliter och de markbaserade nät. Standardiseringen av dessa icke-markbaserade nät (non-terrestrial networks, NTN) håller ännu på att utvecklas. Under de närmaste åren förväntas förmåga att förverkliga 5G-tjänster från rymden eller genom basstationer i stratosfären.
Den teknologiska verksamheten förändras väsentligt i rymden jämfört med markbaserade 5G-nät, eftersom satelliternas täckningsområde omfattar flera stater och därmed bör man komma överens om praxis på global nivå. Dessutom måste man komma överens om affärsverksamhetsmodellerna med andra markbaserade serviceproducenter.
I inledande fasen kommer satellit-5G sannolikt till sakernas internet (IoT), applikationer för trafiken och kritisk dataöverföring eftersom terminalerna och sändningseffekterna är stora. Det här är i allmänhet inte ett problem i fordon och fasta installationer. De första satellittjänsterna som erbjuds direkt till mobiltelefon finns redan på marknaden och gäller sändning av nödmeddelanden på områden som inte har tillgång till markbaserade nät. Det är emellertid ännu lång resa innan en satellitdataöverföringstjänst erbjuder rimliga hastigheter och lösningar som med tanke på batteritid ger bättre användbarhet.
IRIS2 är EU:s kommande satellitkommunikationssystem
Den förändrade säkerhetssituationen och globala utvecklingen har medfört behov att säkerställa Europas förmåga att fungera genom att använda funktionssäkra och trygga egna kommunikationsförbindelser. Av den anledningen skapade EU ett program för säkra förbindelser för att skapa IRIS2-satellitkommunikationsförmåga (Infrastructure for Resilience, Interconnectivity, and Security by Satellite). Syftet med programmet är att skapa olika grader av säkra förbindelser för myndighetsanvändning med befintliga och nya satellitkonstellationer. Utvecklings- och startskedet är planerat till åren 2023–2027, varefter tjänster och förmågor uppdateras för att motsvara utvecklingsbehoven inklusive behoven av framtidens kvantdataöverföring.
Olika myndigheter i Finland medverkar i bestämmandet av tjänsterna och verksamhetsplaneringen. Traficom deltar för sin del i planeringen och verkar som frekvensförvaltningsmyndighet när det gäller frekvenser som systemen behöver.
Utsikterna är att säkerheten i framtiden, som även omfattar nationell säkerhet, kommer att vara ett element vars betydelse förblir hög och kommer även att beaktas i utvecklingen av rymdverksamheten som omfattar både nationellt och internationellt strategiarbete.
Traficom medverkar i främjande av satellitkommunikation
Traficom verkar som frekvensförvaltningsmyndighet i Finland, vars uppgifter också omfattar att möjliggöra användning av kommunikationstjänster med satellitteknologi vare sig det är fråga om satellitkommunikationsverksamhet på EU-nivå eller privat verksamhet. Traficom frigör frekvensområden som används av markbaserade terminaler för satellitkommunikation och befriar således terminaler från ett separat radiotillstånd. Tack vare det kan användaren skaffa utrustning och ingå ett avtal om tjänsterna med en operatör utan att anhålla ett separat radiotillstånd för utrustningen.
Vissa kommunikationstjänster för professionell användning använder frekvenser som förutsätter noggrannare planering av frekvenserna för att trygga störningsfrihet och förutsätter således radiotillstånd även för markstationer. Radiotillståndsförfarandet och frekvensplaneringen från fall till fall som hänför sig till det tryggar så störningsfri kommunikation som möjligt för radiosystemet, det vill säga för markstationen, satellitterminalen eller satellitens användare.
Traficom deltar även intensivt i 6G-utvecklingsarbetet för mobilkommunikationsteknologi. Satellitanvändning och övrig användning som inte är markbaserad är en permanent del i planeringen av nästa generations mobilkommunikationsteknologi. Dessutom måste man i internationellt frekvenssamarbete komma överens om metoder för att möjliggöra användning av störningsfria frekvenser även när basstationen finns i rymden. Därutöver är vi Finlands representant i ESA:s telekommunikationsprogram för att utveckla teknologi för att möjliggöra även 5G- och 6G-datakommunikationssatelliter i framtiden.
Uppföljningen av rymdfenomen utvecklas och medvetenheten om inverkningarna av fenomenen ökar
Den teknologiska utvecklingen har skapat nya möjligheter för forskning och uppföljning av förändringar av rymdfenomen och planeter, inklusive jorden. Rymdverksamheten har en betydande roll i främjande av hållbar utveckling.
Fjärranalys, det vill säga uppföljning av planetens tillstånd från rymden, genomgår stora framsteg när man parallellt med traditionella distanskartläggningssatelliter skjuter upp en stor mängd sensorer i lägre omloppsbanor för uppföljning och mätning av jorden, haven och atmosfären. Dessa kan producera värdefull information till exempel för att stävja klimatförändringen och lösa frågor som hänför sig till livsmedelsproduktionen. I fjärranalysverksamheten är satelliter svåra att ersätta med markbaserad forskning, eftersom en täckande undersökning av planeten och atmosfären från jordytan är svår att genomföra. Detaljer kan ses bättre från rymden.
Ett finländskt företag har utvecklat fjärranalysverksamhet med egna satelliter, vars hyperspektrala avbildning gör det möjligt att med snabb responstid få ny information om jorden. Det kan ha betydande inverkningar till exempel för att främja livsmedelsproduktionen. Fastän det inte behövs sändande radiofrekvenser som radar för att producera bilder bör det emellertid reserveras en tillräcklig mängd frekvenser för att överföra stora datamängder till jorden för att möjliggöra kommunikation med markstationer på olika håll i världen och överföring av användardata.
Rymdvädret kan även påverka kommunikationsnät – forskning och uppföljning gör det möjligt att förutse rymdväderfenomen
Genom undersökning av rymdvädret, alltså magnetiska fenomen i stratosfären, får man viktig information om till exempel solstormar som kan påverka funktionen speciellt för satellitbaserade kommunikations- och positioneringssystem. Solstormar kan orsaka radiostörningar i synnerhet för HF-frekvenser som används av lufttrafiken och sjöfarten samt störa funktionen i satelliter och elnät och telekommunikationsnät på jorden. På jorden kan kraftiga solstormar synas som norrsken.
Vetenskapliga aktörer i Finland, i synnerhet Meteorologiska institutet, Uleåborgs universitets geofysikaliska observatorium i Sodankylä och Helsingfors universitet har undersökt rymdvädret och dess inverkningar. För att möjliggöra undersökningen har man varit tvungen att reservera nödvändiga frekvensband i spektrumet för vetenskaplig forskning. Traficoms roll är att försäkra sig om att de frekvenser som forskningen kräver antecknas i internationella avtal, så att rymdväderlekssystem som är viktiga för Finland och det vetenskapliga samfundet i ett bredare perspektiv beaktas.
Gå tillbaka till webbsidan Radiofrekvenserna nu och i framtiden (Extern länk)