Pelastustoimen langattoman tiedonsiirron tarpeet ja toteuttamismahdollisuudet tulevaisuudessa PELTI Kari Junttila, DI, Erikoistutkija Markku Rantama, DI, Tutkija Informaatioteknologia Operatiiviset Tietojärjestelmät Pelastusopisto, T&K Palvelut
Sisältö Hankkeen taustaa Rajapintoja, erityisvaatimuksia ja vertailua Yhteenveto Skenaarioita Faktoja Suosituksia Lisäselvitystarpeita Tulosten hyödyntäminen
Hankkeen tausta ja tavoitteet Käyttökokemuksia nykyisten tiedonsiirtokanavien käytöstä operatiivisessa toiminnassa on kertynyt runsaasti. Teknologia on kehittynyt, tarjoten uusia mahdollisuuksia tiedonsiirtoon. HANKKEESSA TUTKITTIIN Mitkä ovat pelastustoimen operatiivisen toiminnan tarpeet tulevaisuudessa langattoman tiedonsiirron osalta Mitä mahdollisuuksia nykyiset ja lähivuosien tiedonsiirtoratkaisut tuovat tullessaan. PELTI oli selvitystyö VIRVEn sekä muiden langattomien tiedonsiirtoverkkojen: Mahdollisuuksista, Käytöstä Suorituskyvystä Rajoituksista
Hankkeen organisointi PELTI oli Pelastusopiston tutkimusyksikön hanke: Sisältö ja tavoitteet määriteltiin hankkeen ohjausryhmässä vuoden 2009 lopulla Käytännön työ alkoi maaliskuussa 2010 päättyi helmikuussa 2011 Hankkeen toteutuksessa on ollut mukana Pelastusopiston lisäksi laaja joukko pelastusalan ja verkkotekniikan asiantuntijoita. Palosuojelurahasto on tukenut hankkeen toteuttamista. Hankkeen aikana järjestettiin työpajoja sekä haastateltiin eri sidosryhmien edustajia
Hankkeen yhteistyötahot HÄKElaitos SM/PEO Pelastuslaitokset Radio amatöörit MOBI ICT integraatio (Laurea amk) Kaupalliset Operaattorit TOTI/TOTI2 PEKE Merlot KEJO PRONTO PEIP KEJO PELTI PeO T&K Langaton Laajakaista Sovellukset Merlot perhe VIRVE PEIP Sos/Terv Logica JOTKE PRONTO Tieto RVL PEKE JOTKE POKE VITJA POLIISI TUVE PEKE HalTiK Verkot Laitteet Sovellukset Cassidian ErVe
Liittymät muihin hankkeisiin Hätäkeskuslaitoksen TOTI -hankkeissa syntynyttä aineistoa käytettiin hyväksi viranomaisyhteistyöhön liittyvien tekijöiden huomioimiseksi. Tulevaisuuden johtamisjärjestelmän (KEJO) määrittelytyön tuloksia hyödynnettiin operatiiviseen käyttöön liittyvien tarpeiden määrittelytyössä Tuotettiin päätöksenteon ja suunnittelun tueksi tietoa, koskien Pelastustoimen operatiivisten järjestelmien kehittämistyötä,
Muutosprosessi
Pelastustoimen operatiivinen prosessi HÄKEn kannalta (TOTI selvitystyö) Tietoa siirtyy Langattomasti Tietoa siirtyy Langattomasti HÄKEn välittämät tehtävät Tietoa siirtyy Langattomasti Tietoa siirtyy Langattomasti Oma-aloitteiset tehtävät
Hallinnolliset haasteet Pelastustoimi on kunnallinen palvelu Muut turvallisuusviranomaiset SM:n alaisia: Vaikeuttaa yhteisten järjestelmien suunnittelua ja toteutusta HALTIK palvelee valtion viranomaisia: Miten turvataan kuntasektorin pääsy samoihin palveluihin? Oltava toimialakohtaisesti yhteiset toimintatavat, prosessit ja ohjeistus Osa toimijoista (VPKt, meripelastusseurat, vartiointiliikkeet, ) yhteisten tietojärjestelmien ulkopuolella Kunnallinen autonomia luo haasteita keskitettyjen tietojärjestelmien kehittämiselle/hankinnoille
Langattoman tiedonsiirron rajapinnat A: VIRVEn ilmarajapinta käsiradiopuhelimeen B: VIRVEn ilmarajapinta ajoneuvoradioon/modeemiin C: VIRVEn ilmarajapinta asemaradioon/modeemiin D: Ilmarajapinta kaupallisiin verkkoihin, monikanavaisuus E: Satelliittiyhteys G F: Pelastusyksikön ja paloaseman välinen WLANrajapinta G: (tulevaisuus) (W)LAN verkko kaikille yksiköille (moniviranom.) kohteessa
Datasiirron erityisvaatimuksia Luokittelu ja priorisointi Kriittinen: on suoritettava/ siirrettävä aina ja välittömästi Ei-kriittinen: suoritusta/siirtoa voidaan lykätä Valinnainen: suoritus/siirto ei vaikuta toimintaan Sovellusälykkyys, mobiilitietoisuus: Kenttäjärjestelmien oltava tietoisia kulloisestakin käyttöympäristöstä ja toimittava ympäristön asettamien rajoitusten puitteissa Standardit rajapinnat Muihin järjestelmiin ja palveluihin (TOTI, taustajärjestelmät, rekisterit, ) Tilannekuvan siirto järjestelmästä toiseen Sekä horisontaalisesti että vertikaalisesti Monikanavaisuus Radiopäätelaitteet / monikanavareititin tietoinen kunkin tuetun verkon (VIRVE/3G/4G/WiMAX/WLAN/ ) kuuluvuudesta ja ao radiokanavan tilasta. WLAN -palopostien käyttömahdollisuus
Tiedonsiirtonopeuksien vertailu Eri palveluiden käytettävyys, saatavuus, kapasiteetti ja luotettavuus otettava huomioon
YHTEENVETO JA LOPPUPÄÄTELMÄT: VIRVEn rooli Puhepalvelut (Luotettava, nopeat yhteydet, Hyvä kuuluvuus) VIRVEn puhepalvelut toimivat hyvin ja niihin ollaan tyytyväisiä. Suuria muutoksia puhepalveluiden käyttöön ei ole tulossa Datapalvelut (Hidas, Alhainen kapasiteetti, Luotettava, Hyvä kuuluvuus) VIRVEn tarjoamiin datapalveluihin ollaan nykyisellään varsin tyytymättömiä Eivät muutaman vuoden tähtäimelläkään tule täyttämään käyttäjien tulevaisuuden tarpeita Mahdollinen TEDS -käyttöönotto voi tuoda osittaisen ratkaisun tiedonsiirron ongelmiin
Muiden teknologioiden käytettävyys 1/2 Täydentävien teknologioiden roolit tulevaisuudessa. Tarkempaa teknistä tietoa Raportin liitteestä 1. Datame (@450/ WiMAX/CDMA,LTE) Hyvä peitto ja käytettävyys Poliisin tekemissä kenttätesteissä, verkkoteknologia tulee muuttumaan 2G/EDGE/GPRS Elinkaaren loppupäässä, tulee korvautumaan 3G/HSPAlla lähivuosina 3G/HSPA verkkojen kattavuus hyvä, U900/HSPA tulee olemaan peittoalueeltaan parempi, kuin 2G/EDGE/GPRS Verkkojen käytettävyys suuronnettomuus - ruuhkatilanteissa ongelmallista 4G/LTE verkot toimivat nyt 2.6 GHz:n taajuusalueella ei kannata rakentaa maanlaajuisia verkkoja. Tulossa 800MhZ LTE/4G taajuusalue
Muiden teknologioiden käytettävyys 2/2 WLAN Langattomalle lähiverkkotekniikalle on nähtävissä kolme käyttötapausta: ajoneuvon ja paloaseman välinen tiedonsiirto ajoneuvon ja sen välittömän ympäristön sisäinen tietoverkko ajoneuvon ja julkisen WLAN -verkon välinen yhteys : WLAN PALOPOSTI Satelliittiteknologiat Täydentävä rooli pelastustoimen langattomassa tiedonsiirrossa: Ollaan VIRVEn tai kaupallisten matkapuhelinverkkojen peiton ulkopuolella Yhteyden tarve on pitkäkestoinen, eikä muita kanavia käytössä Halutaan paikallista VIRVE- tai matkapuhelinverkkokapasiteettia ja tarvitaan transmissio kesällä 2011 TeliaSonera aloittaa EutelSatin KA-SAT -satelliitin palvelujen tarjoamisen Iso antenni, ei sovellu liikkuvaan tiedonsiirtoon
3 Kehitysskenaariota Mahdollisia kehitysvaihtoehtoja, joista osa hypoteettisia: Luonnosteltu mahdollisia kehityspolkuja ja niiden seurauksia viranomaisviestinnän kannalta ottaen huomioon: Miten VIRVE kehittyy lähivuosina Miten muut langattomat verkot kehittyvät Suomessa Saavatko viranomaisverkot oman taajuusalueen laajakaistaista langatonta tiedonsiirtoa varten, mikä on sille silloin allokoitu spektri ja mikä on käytetty teknologia Miten kriittinen kommunikaatio kehittyy globaalisti
S1: Kaikki palvelut VIRVEn avulla VIRVEn palvelujen lisäksi ei olisi tarvetta tai haluakaan käyttää kaupallisten matkaviestinverkkojen tiedonsiirtopalveluja: A: Puhe + kapeakaistainen datasiirto (TETRA Rel 1) = nykytilanne Tämä on nykytilanne ja lähtötilanne kaikissa skenaarioissa. Datasiirron nopeudet rajoittuvat välille 2-4 kbit/s. B: Puhe + leveäkaistainen datasiirto (TETRA Rel 2 = TEDS) Tässä vaiheessa on leveäkaistainen datasiirto (TEDS) otettu käyttöön. Peitto ei ole maanlaajuinen, vaan sillä tuodaan lisäkapasiteettia lyhytsanomien välitykseen ruuhkaisimmille seuduille. Samalla se kuitenkin parantaa myös puhepalvelujen laatua, vapauttaa kapasiteettia. C: Puhe + laajakaistainen datasiirto (TETRA Rel 3) Edellyttää, että TETRA -tekniikkaan on saatu aikaiseksi laajakaistaratkaisu, Edellyttää sopivan taajuusalueen löytymisen viranomaisviestintään. Ajallisesti tämä voisi sijoittua 2010-luvun loppuun tai 2020-luvun alkuun. Kehitysvaihtoehdot: A B C Riskit: Laajakaistaiset datapalvelut ovat vuosikymmenen päässä, eikä varmuutta toteutuksesta ole. Skenaario ei ole toivottava
S2: Puhe ja lyhytsanomat VIRVEllä, nopeat datapalvelut muilla verkoilla D: Puhe + kapeakaistainen datasiirto + laajakaistadatasiirto (3G/4G) Tässä vaiheessa on VIRVEn nykytilaa täydennetty laajakaistaisella kaupallisten verkkojen pakettidatatuella. Käytännössä siis vaihetta A on täydennetty monikanavaisella reitittimellä. E: Puhe + leveäkaistainen datasiirto(teds) + laajakaistadatasiirto (3G/4G) Tämä vaihe on muuten sama kuin B, mutta käytössä on monikanavareititin laajakaistatukea varten. Kehitysvaihtoehdot: A D E C? A D E E A D E F? Houkuttelevin, koska se tarjoaa laajakaistaiset datasiirtopalvelut heti Loppuvaiheessa on eniten valinnanvaraa. Valinnanvara on riippuvainen vaiheiden C ja F toteutumisesta. Riskit: Kuinka voimakkaasti tukeudutaan kaupallisiin laajakaistasiirtoratkaisuihin ja mikä on niiden saatavuus onnettomuustilanteiden aikana.
S3: TETRA ajetaan alas kymmenessä vuodessa Tämä skenaario on muuten samanlainen kuin skenaario 2, mutta se olettaa, että nykyisen kaltainen, TETRA -pohjainen VIRVE on tullut tiensä päähän ja ajetaan alas. Skenaarion loppuvaihetta, jossain 2020-luvun alussa, voisi kuvailla seuraavasti: F: Viranomaiskäyttöön ei löytynyt harmonisoitua taajuusaluetta. TETRAn laajakaistaratkaisuakaan ei ole voitu määritellä. TETRA -tekniikalla ei pystytä suoriutumaan operatiivisista tehtävistä. Muu teknologia nousee dominoivaan asemaan sekä kaupalliset palvelut että viranomaispalvelut. Maanlaajuisen peiton rakentaminen on edullista ja kriittisen kommunikaation vaatimukset on voitu ottaa huomioon verkon ja sen palvelujen toteutuksessa. Kaupalliset verkot ja viranomaisverkko voivat olla erillisiä tai yhteisiä jos: Viranomaispalveluille on määritelty taattu minimikapasiteetti, jota kaupalliset palvelut eivät voi käyttää missään tilanteessa. Radiorajapinta voisi olla kognitiivinen, jolloin kapasiteettia pystytään joustavasti osoittamaan sinne, missä tarve on suurin. Kehitysvaihtoehdot: A D E F Riskit: Kompastuskivi on kriittisen kommunikaation tuki muussa kuin TETRA-tekniikassa. Voi olla niin, että VIRVE vaihtaa teknologiapohjaa ja muuten sen palvelut ja ominaisuudet pysyvät vähintään entisinä. Houkuttelevuus ja toteutumistodennäköisyys kasvaisivat huomattavasti.
kapeakaistainen kriittinen leveäkaistainen kriittinen laajakaistainen ei-kriittinen laajakaistainen kriittinen A Skenaario 1 Skenaario 2 A A B A B C A A E E D? C/F? E F D Skenaario 3 A D D Teknologiat: Tetra TEDS Tetra Rel3 3G 4G vuosi? HSPA HSPA+ LTE 2011 2012 LTE-A 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 skenaariot 2 ja 3 ovat varhaisen laajakaistatukensa ansiosta houkuttelevia. Skenaario 2 antaa lisäksi eniten valinnanvaraa ajanjakson loppupuolella Voidaan pitää pitkällä tähtäimellä suositeltavimpana. 2020 2021 2022
Yhteenveto nykytilanteesta, faktat (F) F1: VIRVE on viranomaistoimintaan sopiva tiedonsiirtoverkko, Ei ole tällä hetkellä puhepalveluiden osalta kilpailijaa. F2: VIRVEn datasiirto-ominaisuudet ovat sen verran rajoitetut, että ne eivät vastaa tulevaisuuden tiedonsiirtotarpeita. Kapeakaistainen datasiirto toimii, leveäkaistainen datasiirto (=TEDS) on mahdollista ottaa käyttöön, mutta sekään ei ole ratkaisu kaikkiin tarpeisiin. Laajakaistainen datasiirto on VIRVEssä ainakin n.10 vuoden päässä, eikä senkään toteutumisesta ole vielä muuta kuin arvailuja. F3:TETRA-tekniikan lisäksi tarvitaan muita teknologioita tiedonsiirtotarpeiden tyydyttämiseksi. Vaihtoehtoja ovat 2G/EDGE, 3G/HSPA, 4G/LTE, WLAN ja satelliittitekniikat. Mukaan on laskettava myös @450-verkon tuki, riippumatta sen tulevaisuuden ratkaisuista. F4:Pelastustoimen (ja myös muiden viranomaisten) operatiivinen toimintatapa pitää sovittaa luotettavien, aina saatavilla olevien tiedonsiirtopalveluiden varaan F5:Laajakaistaisten langattomien tiedonsiirtopalveluiden tarve tulee kasvamaan Viranomasten oma dedikoitu laajakaista kapasiteetti tarvitaan
Suosituksia (S) jatkotoimenpiteiksi S1: Selvitetään, onko VIRVEn TEDS-päivitys järkevää tehdä Mikä on sen kattavuus, vaiheistus ja vaikutus loppukäyttäjille. Myös kokonaistaloudellisuus (OPEX + CAPEX) on otettava huomioon. Erillisverkot vastaa tästä selvityksestä ja sen perusteella tehtävästä päätöksestä.
Suosituksia (S) jatkotoimenpiteiksi S2: Selvitetään monikanavareitittimien markkinatilanne ja toimittajat Evaluoidaan potentiaaliset vaihtoehdot ja valitaan toimittaja (tai toimittajat). Vaikutetaan reitittimien ominaisuuksiin siten, että ne vastaavat tulevaisuuden tarpeita. Tärkeänä kriteerinä on tuki halutuille verkoille. Erityishuomiota on kiinnitettävä myös turvallisuusominaisuuksiin, kanavanvaihdon sujuvuuteen sekä saman verkon tukiasemien välillä että verkkojen välillä, Poikkeustilanteiden hallinta, laitteen hallintaan sekä paikallisesti että etäkäyttöisesti ja Liitäntärajapinta kenttäjärjestelmään päin. Monikanavaratkaisu on tuotteistettava siten, että pelastuslaitokset voivat ottaa käyttöönsä varman ja käytännössä kokeillun pakettiratkaisun.
Suosituksia (S) jatkotoimenpiteiksi S3: Varmistetaan, että uuden kenttäjärjestelmän (KEJO) ja uuden hätäkeskustietojärjestelmän (TOTI) vaatimukset noudattavat valtion ITstrategian linjauksia, joihin kuuluu mm.: yhteentoimivuus: arkkitehtuuri ja palvelurajapinnat toimintavarmuus turvallisuus: tietoturvallisuus ja käyttöoikeudet Palvelurajapintojen ja erityisesti ilmarajapintojen määrittely on tehtävä niin, että se tukee: toimittajariippumattomuutta, tavoitteena monitoimittajaympäristö sanomaliikenteen luokittelua ja sen mahdollistamaa priorisointia
Lisäselvitys- ja kehitystyötä vaativia asioita (L) L1: Kenttäjärjestelmän sanomaliikenteen luokittelu radiorajapinnassa: KEJO -määrittelyä on täydennettävä (käyttötapauksittain) sanomakohtaisilla ja infoelementtikohtaisilla luokitteluilla, mikä antaa mahdollisuuden tiedonsiirron priorisointiin ruuhkatilanteessa Lisäksi on selvitettävä, mitä mahdollisuuksia VIRVEn uudet järjestelmätasot tuovat sanomapriorisointiin. L2: Seurataan @450-verkon kehittymistä ja sen uutta teknologiaratkaisua. Kun se on selvillä, analysoidaan uuden teknologian ja koko verkon tuomat mahdollisuudet viranomaisviestintään. Siihen asti pidättäydytään uusinvestoinneista tämän verkon palvelujen suhteen, ainakin jos operaattori ei korvaa teknologiavaihdosta aiheutuvia kustannuksia. L3: Selvitetään TeliaSoneran laajakaistaisen satelliittipalvelun sopivuus moniviranomaiskäyttöön: Selvitykseen voisi kuulua myös käytännön kokeilu ja kokemusten jalostaminen toimintaohjeiksi.
Tulosten hyödyntäminen Raportti liitteineen on ladattavissa Pelastusopiston nettisivuilta: WWW.pelastusopisto.fi => Paloportti. Tuloksia esitelty useissa seminaareissa Alueelliset VIRVE-seminaarit kevät 2011, VIRVEpäivät, TWC2011, DCEM 2011, PTP 2011, CCR Summit 2011 Artikkelit: Pelastustieto, Tetra Today, VIRVE uutiset Projektin tulokset ovat käytössä, suunniteltaessa tulevaisuuden operatiivisia tietojärjestelmiä
Vuonna 2025 Yhtenäinen keskitetty IT hallintomalli käytössä pelastustoimessa Teknologia mahdollistaa edistyksellistä tietoliikenne/-tekniikkaa hyödyntävien sovellusten tehokkaan käytön operatiivisissa tehtävissä Moniviranomaisyhteistyöstä ollaan siirrytty monitoimiviranomaisten työskentelyyn onnettomuustilanteissa (erityisesti harvaanasutuilla alueilla) Teknologia parantaa myös paloturvallisuutta ja onnettomuuksien ehkäisytyön rooli korostuu entisestään Kiitokset: - Palosuojelurahastolle - Markku Rantamalle - Kaikille hankkeen toteuttamiseen osallistuneille tahoille